摘要：随着工业的飞速发展，氮气在工业生产中获得广泛应用。系统研究变压吸附(PSA)制氮，变压吸附制氮即以空气为原料，在常温下利用碳分子筛对氧和氮的吸附能力不同的特性，运用变压吸附原理使氧和氮分离，从而制取氮气。PSA制氮由于其工艺流程简单，设备制造容易，占地少，操作简单，成本低的优点，适宜中小企业。

设计内容主要为制氮机的人机界面，选择三菱GS2107-WTBD触摸屏作为人机界面，以三菱FX3U系列PLC作为控制器，通过三菱以太网模块FX3U-ENET-L将触摸屏与可编程控制器连接。人机界面的画面分为主界面、手动控制界面、参数设置界面、曲线显示界面、报警信息显示界面，设计画面遵循制氮机工艺流程，兼顾美观的布局，同时实现相应功能。此外，还研究了制氮机的接口设计，上位系统与可编程控制器同样通过以太网模块模块FX3U-ENET-L进行通信，基于TCP协议将可编程控制器与上位系统构建为远程监控系统。主要设计通信协议及通信数据的收发程序。

经过不断调试，最终能够实现预想的功能。触摸屏主界面可以显示制氮机自动运行下的工艺流程，其中包括空压机、加热器起停，各阀门在相应流程下的动作及工作参数的显示；参数设置界面能够把设置的正确参数上传至PLC，由PLC发送至服务器；手动控制界面可以对制氮流程每一步骤进行单一调试，以便排除故障；若制氮机发出报警信号，报警界面便会显示相应报警信息；曲线界面能够根据参数的变化而变化。

关键词：制氮机；人机界面；以太网通信；通信协议

目录

摘要

Abstract

第一章  绪  论-1

1.1-研究意义和价值-1

1.2-研究现状和发展趋势-2

1.3-本文所做的主要工作-3

第二章  控制系统方案设计-4

2.1-制氮机工作原理及工艺流程-4

2.2-系统功能需求-5

2.3-总体方案设计-6

第三章  人机界面设计-8

3.1 设计原则及功能分析-8

3.2 主界面设计-9

3.3 参数界面设计-10

3.4 手动控制界面设计-11

3.5 报警显示界面设计-12

3.6曲线界面设计-13

第四章  接口设计-16

4.1 通信接口介绍-16

4.2 以太网模块-17

4.3 通信协议的设计-19

4.4 通信数据收发程序-23

4.4.1 通信顺序-23

4.4.2 以太网模块参数配置-24

4.4.3 打开处理-24

4.4.4 数据收发程序-24

第五章  系统调试-27

第六章  总结-30

参考文献-31

致  谢-33