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三维填砂物理模拟装置实时测控系统设计

作　者: 刘洋
导　师: 华陈权
学　校:
专　业: 控制工程
关键词: 物理模拟装置测控系统 PXI LabVIEW
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

三维填砂物理模拟装置是一套大型的室内物理模拟试验系统，它的主要功能是对油藏地层条件（高温、高压）下复杂驱动体系的渗流规律和宏观波及机理等进行试验研究。本课题的目的就是为三维填砂物理模拟装置设计实时测控系统，采用美国国家仪器公司（NationalInstruments，NI）的虚拟仪器技术，选用LabVIEW2009图形化软件开发平台和PXI模块化硬件平台，实现整个试验过程和试验数据处理的自动化。本文首先从整体上对三维填砂物理模拟装置实时测控系统进行设计，介绍了整个装置的工艺流程，确定了系统的设计方案、主要功能以及设计指标，然后分别从硬件和软件两个方面对实时测控系统进行设计。硬件设计主要包括动力模块、物理模型模块以及计算机主控单元中硬件部分的设计。在本课题中采用动力模块为填砂模型提供驱替动力，利用物理模型模块模拟地层结构和环境温度，采集系统工作过程中的温度、压力、差压、饱和度、产出液量等信息，借助计算机主控单元的PXI采集卡将采集到的信息送入工控机，通过工控机对试验进程和试验设备进行控制。软件设计是指计算机主控单元中实时测控系统软件的设计。实时测控系统软件是系统进行自动化操作的核心，通过软件可以对试验过程进行控制，对试验数据进行采集和处理，并提供完善的安全保护和报警措施。在本课题中按照模块化的思想对实时测控系统进行设计，采用LabVIEW2009软件编写软件的主体程序，选用PhotoShop等图像处理软件编辑美化软件的图形界面，通过Excel电子表格软件管理试验数据。实时测控系统作为三维填砂物理模拟装置的神经中枢和核心平台，实现了试验过程的自动化，高精度的采集了试验过程中的关键参数并对采集到的数据进行了完善的后期处理，为研究不同类型储层的开发方式、渗流机理等与生产技术相关的现象提供试验基础数据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题背景  10-11
  1.2 三维填砂物理模拟装置现状  11-12
  1.3 本课题的提出  12-14
    1.3.1 硬件部分选择  12-13
    1.3.2 软件部分选择  13-14
  1.4 本文的主要工作和结构安排  14-15
第2章测控系统整体设计  15-21
  2.1 测控系统工作流程  15-16
  2.2 测控系统系统组成  16-17
    2.2.1 信号采集与传送单元  16-17
    2.2.2 计算机主控单元  17
  2.3 测控系统设计方案  17-18
  2.4 测控系统主要功能  18-19
  2.5 测控系统设计指标  19-20
  2.6 本章小结  20-21
第3章信号采集与传送单元设计  21-39
  3.1 信号采集与传送单元概述  21-22
    3.1.1 信号采集与传送单元组成  21
    3.1.2 信号采集与传送单元主要功能  21-22
  3.2 动力模块信号采集与控制  22-27
    3.2.1 ISCO泵模块信号采集与控制  22-26
    3.2.2 Ruska泵模块信号采集与控制  26-27
  3.3 物理模型模块信号采集与传送  27-38
    3.3.1 恒温箱信号采集与控制  28-29
    3.3.2 温度信号采集与传送  29-30
    3.3.3 压力信号采集与传送  30
    3.3.4 三维差压场信号采集与传送  30-33
    3.3.5 三维饱和度场信号采集与传送  33-36
    3.3.6 产出液量信号采集与传送  36-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章计算机主控单元硬件设计  39-44
  4.1 计算机主控单元概述  39-40
    4.1.1 计算机主控单元组成  39
    4.1.2 计算机主控单元主要功能  39-40
  4.2 计算机主控单元硬件设计  40-42
    4.2.1 工控机  40-41
    4.2.2 接口板卡  41-42
  4.3 本章小结  42-44
第5章实时测控系统软件设计  44-75
  5.1 实时测控系统软件设计要求与设计方案  44-47
    5.1.1 实时测控系统软件设计要求  44-45
    5.1.2 实时测控系统软件设计方案  45-47
  5.2 初始化模块设计  47-48
  5.3 文件操作模块设计  48-52
    5.3.1 新建文件  48-51
    5.3.2 追加文件  51-52
    5.3.3 打开文件  52
  5.4 参数设置模块设计  52-56
    5.4.1 ISCO泵参数设置  53-54
    5.4.2 恒温箱参数设置  54
    5.4.3 差压传感器参数设置  54-55
    5.4.4 饱和度参数设置  55
    5.4.5 流量计参数设置  55-56
  5.5 仪器控制模块设计  56-62
    5.5.1 实时测控系统软件串口通信概述  56-57
    5.5.2 ISCO泵控制  57-59
    5.5.3 恒温箱控制  59-61
    5.5.4 LCR数字电桥控制  61-62
  5.6 数据采集模块设计  62-67
    5.6.1 温度、压力、差压信号采集  62-64
    5.6.2 饱和度信号采集  64-65
    5.6.3 产出液量信号采集  65-67
  5.7 数据保存模块设计  67-68
  5.8 数据显示模块设计  68-73
    5.8.1 试验数据表单形式显示  68-69
    5.8.2 试验数据点位图形式显示  69-70
    5.8.3 试验数据曲线形式显示  70-73
  5.9 安全保护模块设计  73-74
    5.9.1 ISCO泵过压保护  73
    5.9.2 恒温箱过温保护  73
    5.9.3 差压传感器过压保护  73-74
  5.10 本章小结  74-75
总结与展望  75-77
参考文献  77-80
攻读硕士学位期间取得的学术成果  80-81
致谢  81

三维填砂物理模拟装置实时测控系统设计

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