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自动凝胶色谱仪自动控制系统的研究及开发

作　者: 李攀峰
导　师: 李西恭
学　校: 北京工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 凝胶色谱步进电机压力信号采集人机控制界面
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 56次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来,随着三氯氰胺,毒大米,苏丹红,毒奶粉等食品安全相关事件频发,如何能更快捷,准确的对食品内毒害成分进行检测,成为了国家大力投入,大力发展的领域。全自动凝胶色谱仪器是食品中有毒害成分分析必须的仪器之一。加快研发速度,开发出中国自己的功能完善,高精度的分析仪器,是当务之急。一般的自动凝胶色谱仪器自动控制部分分为自动输液系统,自动采样系统,上位机控制软件共三部分。本课题开发了自动凝胶色谱仪的自动输液系统和上位机界面。自动输液系统主要通过步进电机拖动往复式柱塞泵来控制凝胶色谱仪输液系统精确输出。上位人机界面主要是基于C#语言开发的.NET框架软件程序。论文首先对色谱仪器进行了简单的介绍。包括色谱技术的基本原理和发展。以及色谱仪器的的历史和现状以及发展趋势。其中,着重对输液系统的发展做出了介绍和分析。对凝胶色谱仪器进行了详细的流程分析,明确了控制的功能要求和精度要求。以先进的八位微处理器AVR MEGA16为核心,设计了自动凝胶色谱仪自动输液系统的控制电路。包括了电机驱动电路,串口通信电路,位置信号电路,AD采样电路,人机面板电路,并编写了微处理器控制程序。在WINDOWS的.NET框架下,设计上位机流程控制软件。在上位机上通过直观的操作和设定,通过串口和下位各控制电路通信,控制下位控制电路智按照分析流程动作。做到整个检测过程的自动化,智能化。最后,对输液系统的流速精度和压力检测精度进行了实验。同时对上位机控制软件进行了流程实验。通过实验证明,设备的功能及技术参数已经达到国外同类产品的指标

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题研究的意义  8
  1.2 液相色谱技术简介  8-9
    1.2.1 色谱分离的基本原理  8-9
    1.2.2 液相色谱分离的原理简介  9
    1.2.3 凝胶色谱法简介  9
  1.3 色谱仪器的国内外研究发展状况  9-11
    1.3.1 色谱仪技术发展概况  9-10
    1.3.2 液相色谱设备输液系统的国内外研究现状  10-11
    1.3.3 凝胶色谱仪器国内研究现状  11
  1.4 本课题主要的研究工作  11-14
    1.4.1 输液系统控制主要研究工作  12
    1.4.2 上位机流程管理软件主要研究工作  12-14
第2章自动凝胶色谱仪控制系统方案设计  14-22
  2.1 自动凝胶色谱仪整体的控制流程  14-19
    2.1.1 自动凝胶色谱仪控制流程及运动部件总体介绍  14
    2.1.2 自动凝胶色谱仪控制流程的详细介绍  14-19
  2.2 设备整体设计框图  19
  2.3 设备功能要求及精度要求  19-20
    2.3.1 上位机控制软件的功能要求  20
    2.3.2 输液泵的功能要求及精度要求  20
    2.3.3 管道压力检测的功能要求  20
  2.4 本章小结  20-22
第3章自动凝胶色谱仪输液控制电路硬件设计  22-36
  3.1 自动凝胶色谱仪输液控制电路硬件总体设计  22-23
  3.2 自动凝胶色谱仪输液控制电路硬件具体设计  23-33
    3.2.1 单片机中心控制系统电路硬件设计  23-25
    3.2.2 输液系统控制电路硬件设计  25-29
    3.2.3 管道压力采集电路硬件设计  29-31
    3.2.4 人机面板电路硬件设计  31-33
  3.3 硬件电路抗干扰设计  33
  3.4 本章小结  33-36
第4章自动凝胶色谱仪输液控制系统软件设计  36-56
  4.1 软件开发环境及硬件调试工具介绍  36
  4.2 凝胶色谱仪输液系统软件功能及主程序设计  36-39
    4.2.1 软件实现的功能  36-37
    4.2.2 输液控制系统软件主程序设计  37-39
  4.3 自动凝胶色谱仪输液控制系统软件子程序设计  39-53
    4.3.1 步进电机控制子程序  39-45
    4.3.2 AD 采集滤波子程序  45-48
    4.3.3 人机面板控制子程序  48-52
    4.3.4 上位机通讯子程序  52-53
  4.4 本章小结  53-56
第5章上位机控制软件设计  56-72
  5.1 上位机软件设计平台介绍  56
  5.2 基于C#的上位机控制软件设计  56-66
    5.2.1 主要控件分析  57-58
    5.2.2 主界面  58-62
    5.2.3 外部设备端口选择界面  62-63
    5.2.4 恒流泵设定界面  63-65
    5.2.5 柱塞泵设定界面  65-66
    5.2.6 收集架设定界面  66
  5.3 人机界面软件和下位机设备通讯设定  66-70
    5.3.1 通讯协议  68-69
    5.3.2 通讯命令字  69-70
  5.4 本章小结  70-72
第6章自动凝胶色谱仪输液系统和上位机控制软件调试实验  72-76
  6.1 输液系统实验及调试  72-74
    6.1.1 输液泵流速测量试验  72
    6.1.2 压力信号采集稳定度实验  72-74
  6.2 上位机控制软件调试试验  74
  6.3 本章小结  74-76
结论  76-78
附录  78-82
参考文献  82-86
攻读硕士学位期间发表的成果  86-88
致谢  88

自动凝胶色谱仪自动控制系统的研究及开发

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