### 检测及仪表课程设计：污垢监测技术及设备的研究 #### 一、引言 污垢作为自然界的普遍现象，不仅存在于日常生活之中，更在工业生产，尤其是传热过程中扮演着至关重要的角色。据统计，全球范围内，因污垢造成的经济损失可高达一个国家国民生产总值的0.25%。这不仅反映了污垢问题的严重性，也凸显了污垢监测技术及设备研发的重要性和紧迫性。 #### 二、污垢的本质与危害 污垢，通常定义为在与流体接触的固体表面逐渐积累形成的固态物质，它在传热过程中尤其常见。根据Steinhagen等人的研究，新西兰的1100家企业中，有90%的换热器不同程度地受到污垢的困扰，这一比例令人震惊，同时也揭示了污垢问题的普遍性和复杂性。 ##### 污垢的危害： 1. **恶化传热性能**：污垢是热传导的不良导体，其导热系数远低于金属材料。当污垢在换热面上累积时，会显著增加换热设备的热阻，导致传热效率大幅下降。例如，2毫米厚的水垢会使碳钢管油冷却器的运行效率比无垢状态下降30%。 2. **增加能量消耗**：污垢在管道内积聚，会减少流体流通面积，增加流动阻力，进而增加流体输送设备的能量消耗。此外，定期清除污垢的过程也会导致热量损失。 3. **影响设备安全**：污垢可能导致设备局部过热，引发安全事故，如鼓包、爆管等。同时，污垢下的腐蚀问题也会加剧，严重威胁设备的使用寿命和安全性。 4. **增加初始投资**：为了弥补污垢对换热效率的影响，设计阶段往往需要增加换热面积，导致金属材料消耗增加。据统计，污垢使换热设备面积平均增加30%~40%，并可能采取更昂贵的材料和结构，进一步推高成本。 5. **增大运行维护费用**：为了有效清除污垢，企业需增设清洗设备和使用清洗剂，这不仅增加了系统复杂度，还带来了额外的运行和维护成本。 #### 三、污垢监测技术的重要性 鉴于污垢对工业生产的负面影响，污垢监测技术的研发显得尤为重要。通过实时监测和分析污垢的积累情况，可以及时采取措施，减少污垢对设备性能的影响，避免不必要的能源浪费和经济损失。特别是在自动化领域，利用先进的传感技术和数据分析方法，如LabVIEW数据处理，能够实现对污垢热阻的精确测量，为污垢管理提供科学依据。 #### 四、LabVIEW在污垢监测中的应用 LabVIEW作为一种强大的图形化编程工具，被广泛应用于自动化和数据采集领域。在污垢监测系统中，LabVIEW可用于设计用户界面，收集和处理来自传感器的数据，进行实时监控和分析。通过建立数学模型，LabVIEW能够准确计算污垢热阻，评估设备的传热性能，从而为工业生产提供有效的决策支持。 #### 结语 污垢监测技术及设备的研究与开发，不仅是对传统传热理论的深化，更是对现代工业生产效率提升的关键。通过技术创新，我们有望解决长期以来困扰工业界的污垢难题，实现节能减排的目标，推动可持续发展。

检测技术及仪表课程设计 本课程设计的主要目的是为了检测污垢热阻，对管道壁温、压差、流量、补水箱水位、水温进行测量。污垢热阻是换热设备中最关键的性能指标之一，对于换热设备的运行状况和热效率有着非常重要的影响。 背景知识：换热设备污垢的形成过程是一个极其复杂的能量、质量和动量传递的物理化学过程，污垢的存在给广泛应用于各工业企业的换热设备造成极大的经济损失，因而污垢问题成为传热学界和工业界十分关注而又至今未能解决的难题之一。 检测技术：污垢监测的方法有很多，包括热学法和非传热量的污垢监测法。热学法中又可分为热阻表示法和温差表示法两种；非传热量的污垢监测法又有直接称重法、厚度测量法、压降测量法、放射性技术、时间推移电影法、显微照相法、电解法和化学法。这些监测方法中，对换热设备而言，最直接而且与换热设备性能联系最密切的莫过于热学法。 热学法：热学法是检测污垢热阻的最直接和最有效的方法。热学法中，污垢热阻可以通过清洁状态和污染状态下的温度分布来计算。设传热过程是在热流密度 q 为常数情况下进行的，图 1a 为换热面两侧处于清洁状态下的温度分布，其总的传热热阻为：cwccRRRU21/1。图 1b 为两侧有污垢时的温度分布，其总传热热阻为ffwfffRRRRRU2211/1。 如果假定换热面上污垢的积聚对壁面与流体的对流传热系数影响不大，则可认为fcfcRRRR2211,。于是从式(4-4)减去式(3)得：cfffcUURR1121。式(5)表明污垢热阻可以通过清洁状态和污染状态下的温度分布来计算。 仪表选用：为了测量污垢热阻，需要选用合适的仪表。仪表的选择取决于测量的参数和测量的精度。例如，为了测量管道壁温和压差，可以选用热电偶、热电阻、压差计等仪表。 实验装置简介：实验装置包括热交换器、补水箱、水泵、流量计、温度计、压力计等。热交换器是实验装置的核心部分，负责换热过程中的热交换。补水箱负责提供稳定的水流，水泵负责提供稳定的压力，流量计负责测量流量，温度计负责测量温度，压力计负责测量压力。 被测参数及仪表选用：被测参数包括管道壁温、压差、流量、补水箱水位、水温等。仪表的选用取决于测量的参数和测量的精度。例如，为了测量管道壁温，可以选用热电偶、热电阻等仪表。 实验过程：实验过程包括安装实验装置、调试仪表、进行测量等步骤。安装实验装置时，需要确保实验装置的稳定性和安全性。调试仪表时，需要确保仪表的准确性和可靠性。进行测量时，需要确保测量的准确性和可靠性。 结论：检测技术及仪表课程设计的主要目的是为了检测污垢热阻，对管道壁温、压差、流量、补水箱水位、水温进行测量。热学法是检测污垢热阻的最直接和最有效的方法。仪表的选用取决于测量的参数和测量的精度。实验过程需要确保实验装置的稳定性和安全性，仪表的准确性和可靠性，测量的准确性和可靠性。 参考文献： 1. 李晓峰. 污垢热阻检测技术研究[J]. 机电工程学报，2018，34(3)：1-9. 2. 王晓龙. 换热设备污垢监测方法研究[D]. 华中科技大学，2019. 3. 张晓丽. 污垢热阻检测技术的研究与应用[D]. 浙江大学，2017.

油库安全监控系统硬件设计的相关知识点涵盖以下几个重要方面： 1.油库的重要性与特点：油库作为油气运输过程中的关键环节，其作用在于集中存储开采的原油，并对原油的输送及存储量进行计算和管理。油库的工艺特点包括系统关联紧密、操作规程严格、系统运行状况复杂多变以及流程多变。油库的安全生产直接关系到后端如加油站的长期安全平稳运行，对整个油气生产的经济效益产生重大影响。 2.油库工艺流程的复杂性：随着油田开发进入高含水后期，油库工艺过程更加复杂。原油的集中输运和储存涉及到多个环节，如输油脱水、污水浅处理、污水深处理、注水、锅炉和配电等。这些环节要求一个集发油、卸油等多种工艺系统为一体的综合性生产过程。 3.监测控制方法：油库生产工艺过程的控制主要包括三种方法，即人工监测控制、常规仪表自动监测控制、计算机监测控制。人工监测控制效率和安全性较低，常规仪表控制在油库生产中广泛应用，而计算机监测控制能够提供更复杂的控制算法，实现协调管理和优化控制。 4.油库安全监控系统硬件选型与设计：在设计油库安全监控系统硬件时，采用PLC（可编程逻辑控制器）和仪表方案，这些硬件需要满足实时监控和数据采集的需求。具体设计包括系统监控硬件的选型、实现监控系统方案的设计，以及保障系统安全可靠和便于维护。 5.自动化技术在油库生产中的应用：随着自动化水平的提高，油库生产实施自动化监控变得尤为紧迫。自动化技术的引入旨在提高生产效率、减少事故发生率、降低工人的劳动强度，并实现节能降耗和安全生产。 6.计算机监控系统介绍：计算机监控技术是一门综合性的技术，涉及到计算机技术与自动化仪表的结合。其作用是处理、运算、显示和控制工业生产过程中的各种工艺参数，相对于常规仪表控制，可以提供更为复杂的控制算法，并实现对相关参数的综合分析，优化控制。 7.系统监控硬件选型与介绍：油库安全监控系统硬件设计需要综合考虑油库的工艺特点、安全要求和维护便捷性。PLC和仪表作为硬件的核心，要能够在复杂的油库环境下稳定运行，满足实时监控的需求。 通过上述内容的学习，我们可以更加深入地理解油库安全监控系统硬件设计的重要性、设计方法和应用实践。这对于提高油库作业的安全性、可靠性和生产效率具有关键作用，并对油库的安全生产和智能化管理提供有力的技术支持。同时，了解油库的工艺特点和监测控制方法，对于油库安全监控系统的硬件选型和设计工作具有直接的指导意义。

国家规范HG-T 20513-2000《仪表系统接地设计规定》是为了确保化工装置自动化系统的接地设计达到标准化和规范化，从而保障系统的准确、可靠和安全。本规定涵盖了仪表系统的保护接地、工作接地以及接地系统和接地原则等内容，是对仪表系统接地设计的一个全面指导。 在保护接地方面，规定要求所有可能带危险电压的金属部件，如用电仪表的金属外壳、自控设备正常不带电的金属部分、仪表柜、仪表架等，都必须进行保护接地。这样做是为了防止因为绝缘损坏等原因导致的触电风险。同时，对于安装在非爆炸危险场所的金属表盘上的低压设备，如果其金属表盘和支架已经进行了保护接地，且保证了良好接地效果，则可以不进行额外的保护接地。 此外，本规定还对特定电压下仪表的接地作了要求。例如，对于那些使用36伏特供电的仪表，如果其运行环境不存在显著的危险电压，则不需要进行接地。在特殊情况下，如控制室内使用了防静电活动地板，则应当进行静电接地，且静电接地可以与保护接地合用接地系统。 在工作接地部分，包括了信号接地、屏蔽接地和本质安全仪表接地。在自动化系统和计算机等电子设备中，非隔离信号需要建立统一的信号参考点，进行信号回路的控制。隔离信号则可以不接地。屏蔽接地针对的是降低电磁干扰的部件，如电缆屏蔽层、排扰线、仪表上的屏蔽接地端子等，应当作屏蔽接地。本质安全仪表系统则根据制造厂要求进行本安接地。 规定还详细描述了接地系统的组成，包括接地联结和接地装置两部分。接地联结包括接地连线、接地汇流排、接地分支线、接地汇总板、接地干线等，而接地装置包括总接地板、接地总干线、接地极等。仪表及控制系统的接地联结需要采用分类汇总的方式，最终与总接地板联结。 针对接地的具体实施，还明确了接地干线的电位联结示意图和现场仪表接地连接方法。对于现场仪表电缆槽、仪表电缆保护管以及36伏以上的仪表外壳的保护接地，要求每隔30米用接地连接线与就近已接地的金属构件相联，并保证其接地的可靠性。 本规定在执行时还需要符合国家现行的其他相关标准的规定，确保接地设计的全面性和规范性。规定中还提到了在接地系统联结中，需要设置开关或熔断器，以保证系统的安全运行。 HG-T 20513-2000《仪表系统接地设计规定》对于化工装置自动化系统的接地设计提出了明确的标准化和规范化要求。从保护接地到工作接地，从接地系统构成到接地实施的细节，都进行了详尽的规范。这些规定对于确保仪表系统的正常运行、防止电气事故、保障人身安全具有重要的指导意义。

### 自动化仪表选型设计规定 #### 一、温度仪表 ##### 1.1 总则 **1.1.1 适用范围** - 本规定主要针对化工装置中的温度仪表选型进行规范。 **1.1.2 单位及标度(刻度)** - 温度仪表的标度单位应采用摄氏度(℃)。 - 标度及测量范围通常应与定型产品的标准系列相符。 **1.1.3 检出(测)元件插入长度** - 插入长度的选择应确保检测元件能够准确反映被测介质的温度变化。 - 垂直安装或与管壁成45度角时，检测元件末端应位于管子中间的三分之一区域内。 - 为了便于互换，整个装置宜统一选择一到两种长度。 - 在烟道、炉膛及绝热材料砌体设备上安装时，根据实际需要选择插入长度，通常为250mm。 **1.1.4 检出(测)元件保护套材质** - 保护套材质不低于设备或管道材质。 - 如定型产品保护套过薄或不耐腐蚀，需参照附录A增加额外保护套管。 **1.1.5 检出(测)元件保护套管类型** - 对于中、低压介质宜选用钢管直形保护套管。 - 对于高压介质或需要在不停机的情况下更换检测元件的场合，建议选用整体钻孔直形或锥形保护套管。 - 对于被测介质流速较高或要求保护套管具有高强度的场合，推荐使用整体钻孔锥形保护套管。 **1.1.6 防爆要求** - 在爆炸危险场所使用的温度仪表、温度开关、检测元件和变送器等，应根据危险场所类别及被测介质的危险程度选择合适的防爆结构形式或其他防爆措施。 **1.1.7 腐蚀性气体及有害粉尘环境下的仪表** - 在此类环境中使用的温度仪表应根据使用环境条件选择合适的外壳防护等级。 **1.1.8 国家现行标准的遵循** - 在执行本规定的同时，还应遵守国家现行有关标准的规定。 ##### 1.2 就地温度仪表 **1.2.1 精确度等级** - 一般工业用温度计：选用1.5级或1级。 - 精密测量用温度计：应选用0.5级或0.25级。 **1.2.2 测量范围** - 最高测量值不超过仪表测量范围上限值的90%，正常测量值大约在仪表测量范围上限值的1/2左右。 - 压力式温度计的测量值应在仪表测量范围上限值的1/2-3/4之间。 **1.2.3 双金属温度计** - 在满足测量范围、工作压力和精确度的要求时，应优先考虑用于就地显示。 - 表壳直径一般选用100mm，在照明条件较差、位置较高或观察距离较远的场所，建议选用150mm。 - 仪表外壳与保护管的连接方式一般推荐使用万向式，也可根据观察便利性选择轴向式或径向式。 **1.2.4 压力温度计** - 适用于-80℃以下低温、无法近距离观察、有振动及精确度要求不高的就地或就地盘显示。 **1.2.5 玻璃温度计** - 仅用于测量精确度较高、振动较小、无机械损伤且易于观察的特殊场合。 - 不得使用玻璃水银温度计。 **1.2.6 基地式仪表** - 就地或就地盘装测量、控制(调节)仪表时，宜选用基地式温度仪表。 **1.2.7 温度开关** - 适用于温度测量需要接点信号输出的场合。 ##### 1.3 集中温度仪表 **1.3.1 检出(测)元件** - 根据温度测量范围，参考附录A选择相应的热电偶、热电阻或热敏热电阻。 - 装配式热电偶适用于一般场合；装配式热电阻适用于无振动场合；热敏热电阻适用于需要快速响应的场合。 - 根据测量对象对响应速度的要求，选择合适的时间常数的检出(测)元件。 - 选择热电偶测量端形式时，优先考虑绝缘式以满足响应速度要求；为抑制干扰源对测量的干扰时，推荐使用接壳式。 - 依据使用环境条件，选择适当的接线盒类型，如普通式、防溅式、防水式或防爆式。 - 一般情况可选用螺纹连接方式，对于特定场合（如设备、衬里管道、非金属管道和有色金属管道上安装）应采用法兰连接方式。 以上是自动化仪表选型设计规定中关于温度仪表选型的部分内容概述，详细规定请参考原文档。

技术大咖分享：西门子S7-1200 Modbus RTU通讯技术，掌控仪表数据，单个模块控制32路485设备,西门子S7-1200通过Modbus RTU通讯实现仪表数据读写：32路485设备轮询控制程序及软件说明,西门子S7-1200用Modbus RTU 通讯#读写仪表数据，轮询程序，单个模块可以控制32路485设备。 含程序、软件、说明书。 ,西门子S7-1200; Modbus RTU通讯; 读写仪表数据; 轮询程序; 模块控制; 485设备; 程序; 软件; 说明书,西门子S7-1200 Modbus RTU通讯程序：轮询控制32路485设备，含全套程序与手册

最近在做台湾ESCORT3146a、Fluke多台仪表与电脑串口通讯的项目，好不容易搞到的手册，连夜调试程控成功。但是通讯参数要注意CR LF ，当时因为它的原因捣鼓老长时间。用的C#开发的，如果有需要可以联系我。

在自动化测试和仪器控制领域，SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments）协议是一个广泛使用的标准。本文将分享我开发的一个开源项目——SimpleSCPI，这是一个基于PyQt5的图形化SCPI仪器控制工具, 你可以便捷的发送scpi指令，同时查看仪器的响应时间，同时也支持按序列批量发送scpi指令。 SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments），即可编程仪器标准命令，是一种用于通信的标准化语言，广泛应用于自动化测试和仪器控制领域。这种语言允许工程师通过计算机控制实验室中或生产线上各种品牌和型号的仪器。SCPI命令集定义了一套完整的命令语法，这些命令能够精确地描述出仪器需要执行的操作，如设置电压、频率、进行测量等。 本文介绍的开源项目SimpleSCPI是一个基于PyQt5的图形化SCPI仪器控制工具。PyQt5是一个创建图形用户界面（GUI）应用程序的工具集，它是Python编程语言与Qt库的结合，可以创建跨平台的GUI应用程序。利用PyQt5，开发者可以设计出界面友好、功能强大的应用程序。 SimpleSCPI项目的主要功能包括便捷地发送SCPI指令，以及查看仪器响应时间。此外，它还支持按序列批量发送SCPI指令，这对于需要执行大量测试任务或需要记录仪器响应历史的场合来说，是非常有用的。这样的功能极大地提高了测试工作的效率和灵活性。 对于编程来说，SimpleSCPI使用了pyvisa库，这是用于控制基于VISA（Virtual Instrument Software Architecture）接口的仪器的一个Python库。VISA是一种标准的编程接口，它允许软件与各种接口的仪器进行通信，而不管仪器的物理接口或品牌是什么。这种抽象层简化了不同仪器之间的通信，使得开发者可以在不同的硬件平台上以相同的方式编写代码。 SCPI协议的使用和开发涉及许多细节，开发者需要对SCPI语法非常熟悉，以便能够精确地构造命令，这通常包括了仪器的初始化、配置、数据读取和错误处理等。SimpleSCPI项目简化了这个过程，使得即便是初学者也能够快速上手并控制仪器。 在实际应用中，SimpleSCPI可以用于各种测试和测量环境，包括但不限于电子设备的制造测试、科学研究实验、质量保证和质量控制。对于教育机构来说，该工具可以作为一个教学辅助工具，帮助学生更好地理解仪器控制和自动化测试的原理。 从长远来看，随着自动化测试和仪器控制技术的不断发展，对SCPI及其相关工具的需求只会增加。SimpleSCPI作为一个开源项目，不仅可以促进社区共享和交流，还能够激发更多的创新和改进。通过集合广大开发者的力量，SimpleSCPI有望成为一个功能更加强大、使用更加广泛的工具。 尽管SimpleSCPI已经提供了丰富的功能，但它仍然可以通过各种方式进行扩展和增强。例如，可以添加更多的仪器模型支持、改进用户界面、增加数据分析和处理功能，以及与其他测试软件和硬件的集成。 SimpleSCPI作为一个开源项目，不仅为工程师和科学家提供了一个实用的SCPI工具，而且还为学习和实现仪器自动化控制提供了一个很好的平台。随着社区的不断贡献，SimpleSCPI未来的发展潜力是巨大的。

# 基于ESP8266和ESP32的SimHub WiFi仪表盘系统 ## 项目简介 此项目是一个基于ESP8266和ESP32的SimHub WiFi仪表盘系统。其主要功能是通过WiFi与SimHub软件进行通信，以在自定义硬件仪表板上显示赛车模拟器的实时数据，如速度、转速、燃料、温度等。该项目支持ESP8266和ESP32两种芯片平台，提供了灵活的硬件配置和强大的功能。 ## 项目的主要特性和功能 1. WiFi通信: 通过WiFi与SimHub软件建立连接，实现实时数据交换。 2. 硬件支持: 支持多种硬件组件，如OLED屏幕、旋转编码器、按钮矩阵和RGB LED等。 3. 串行通信: 通过串行通信接收和发送数据。 4. 仪表板状态更新: 实时显示速度、转速、燃料、温度等模拟赛车数据。 5. 旋转编码器控制: 通过旋转编码器进行功能控制。 6. 按钮控制: 通过按钮进行菜单导航和设置更改。 7. RGB LED控制: 用于显示各种颜色或动画。

ECharts 是一个基于 JavaScript 的数据可视化库，广泛用于创建交互式的图表和图形。它提供了丰富的图表类型，如柱状图、折线图、饼图以及各种复杂的数据仪表盘。然而，由于ECharts的设计和实现主要面向现代浏览器，它在一些老旧的浏览器，特别是 Internet Explorer 8（IE8）上可能会遇到兼容性问题。这个问题在描述中已经提到，即ECharts的仪表盘功能在IE8下无法正常工作。 IE8的兼容性问题主要源于以下几个方面： 1. **ES5 支持**：ECharts 基于 ES5 特性构建，而IE8仅支持部分ES3特性，不包含像数组的`forEach`、`map`等方法，这可能导致某些功能无法运行。 2. **JSON 支持**：IE8 不原生支持 JSON 对象，需要引入第三方库如 `json2.js` 进行JSON解析和序列化。 3. **CSS3 和 HTML5 支持**：ECharts 使用了一些CSS3选择器和HTML5的新特性，这些在IE8中可能需要使用条件注释或jQuery等库来模拟实现。 4. **VML渲染**：IE8不支持SVG，ECharts需要使用VML（Vector Markup Language）进行矢量图形绘制，这需要ECharts自身支持或引入额外的库如`excanvas.js`。 解决ECharts在IE8上的兼容性问题，可以按照以下步骤操作： 1. **引入polyfill**：为了提供ES5缺失的函数，可以引入像`es5-shim.js`和`es5-sham.js`这样的库。 2. **JSON处理**：如果ECharts依赖JSON，确保引入`json2.js`。 3. **VML渲染**：确保引入`excanvas.js`，它能为IE8及以下版本提供SVG的兼容性。 4. **设置ECharts配置**：在初始化ECharts时，设置`renderTo`属性指向一个已存在的DOM元素，并确保浏览器兼容性设置正确，例如`useCanvas: false`来启用VML渲染。 5. **CSS兼容性**：检查并修改使用的CSS，确保所有样式在IE8下都能正常工作。 6. **JavaScript兼容性编码**：避免使用IE8不支持的语法，如箭头函数、模板字符串等。 7. **测试和调试**：使用IE8模拟器或者真实环境进行测试，确保所有功能正常运行，及时调整代码。 通过以上方法，应该可以解决ECharts在IE8上的不兼容问题，让仪表盘在老旧浏览器中也能正常显示和交互。当然，考虑到IE8的市场份额和安全性问题，推荐用户升级到更现代的浏览器，以获得更好的用户体验和安全性。但作为开发者，我们需要确保我们的应用能在尽可能多的环境中运行，尤其是在企业环境中，这种兼容性需求尤为重要。