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1、 毕 业 设 计 论 文 题目： 羰基合成反应器温度控制系统 系别： 电气工程系 专业：电力系统自动化 班级： 电力09-1班 姓名 ：* 2012 年 月 日I 毕业设计（论文）任务书 电气工程 系 2012 届 电力系统及自动化 专业毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目羰基合成反应器温度控制系统校内（外）指导教师职 称工作单位及部门联系方式张维玲副教授电气工程系13099143377一、题目说明（目的和意义）： 羰基合成模试评价装置为一典型的研究性化工生产线，借助于某一化工产品生产的完整过程，可对该产品性能或催化剂活性进行评价整个产品的生产在密闭的管网和密闭罐中进行羰基合成反应对温度
2、和压力的要求较高 只有保证一定精度的温度和压力，才能保证产品的质量和精确的研究性数据 通过对“羰基合成反应器温度控制系统”这一课题的设计，使学生进一步学习和掌握电子技术 单片机 微机控制技术 电气控制技术 计算机控制技术等知识的综合应用，培养理论联系实际，进行反应器温度控制系统设计，训练以及培养分析解决实际工程问题的能力二、设计（论文）要求（工作量、内容）：1. 羰基合成反应器温度控制系统总体设计论述； 2. 系统主要技术指标：反应器温度：1902C； 3. 温度控制范围0-200C； 4. 选用系统中涉及到传感器 调功器及控制电器； 5. 对反应器实现智能恒温控制； 6. 要求智能控制器与上
3、位机实现串行通信，通信距离可达1000m； 7. 要求显示设定温度及实时温度； 8. 被控过程参量超限时，系统应能发出声光报警信号； 9. 要求以51系列单片机为控制核心构建最小硬件系统； 10. 要求运用计算机控制技术及51汇编指令设计软件系统。三、进度表日 期内 容第13周第14周第15周第16周第17周第18周第19周第20周 查阅、消化资料、总体方案论证，方案设计。硬件线路设计、分析、确定。软件总体设计及细化设计。撰写论文、准备答辩材料。毕业答辩。完成日期答辩日期四、主要参考文献、资料、设备和实习地点及翻译工作量：设计参考资料： 1. 传感器原理及工程应用 郁有文 常健 程继红 编著
4、西安电子科技大学出版社 2. 计算机控制系统 何克忠 李伟 编著 清华大学出版社 3. 计算机工业控制 杨劲松 张涛 编著 中国电力出版社 4. 单片机原理及其接口技术 胡汉才 编著 清华大学出版社 5. 单片机在控制系统中的应用 余永权 汪明慧 黄英 编著 电子工业出版社 6. 微型计算机测控技术 李贵山 等编著 机械工业出版社 7. 检测与控制技术 李贵山 周征 黄小峰 编著 西安电子科技大学出版社8. 单片微机测控系统设计大全 王福瑞 等编著 北京航空航天大学出版社9. 电路原理图与电路板设计教程 protel 99SE 夏路易等 北京希望电子出版社10. 计算机控制系统 何克忠，李伟
5、清华大学出版社 11. 智能检测与控制技术 王仲生 西比工业大学出版社12. 温度计量 李吉林，王开道 中国计量出版社13. 传感器与应用电路设计 赵继文，何玉彬 科学出版社摘 要本文设计了一个温度自动控制器。本设计以单片机（8031）为控制核心，外加硬件电路，将温度显示和数字控制集和于一体，实现智能温度控制。并采用软件程序实现升温的调节，能对加热炉的升温速度和保温时间严格控制。单片机控制系统由微处理器和工业生产对象两大部分组成。本文是通过热敏电阻和单片机等，来实现对工程上一些系统的温度进行范围控制的过程。关键词：测温；PID算法；单片机；温度控制器 ABSTRACTThis paper de
6、scribes the design of a automatic temperature controller. The design is based on SCM (8031) for the control of the core, the sur- hardware circuit, the temperature demonstration and the numerical control collection and in a body, realizes the intelligence temperature control. It realizes the elevati
7、on of temperature adjustment with the software routine, can heating furnaces elevation of temperature speed and the soaking time strict control.Microprocessor and microcontroller control system consists of two major components of industrial production of objects. This article is a microcontroller su
8、ch as through the thermal resistance and to achieve a number of system engineering on the temperature range control of the process.KEY WORDS：Measure warm；PID algorithm； single flat machine and Temperature Controlle兰州工业高等专科学校毕业论文 目 录第一章 绪论21.1课题的背景21.2课题现状21.3选题的意义3第二章 总体方案42.1最小系统的构成42.2温度测量42.3 A/D
9、转换52.4驱动功率的控制5第三章 硬件电路的设计63.1单片机的介绍63.2 8031与8155的连接103.3 测量电路123.3.1 传感器的介绍及选择123.3.2 A/D转换器的认识及选择153.3.3固态继电器163.4外围电路173.4.1报警电路173.4.2显示电路183.4.3键盘接口21第四章 系统的软件设计244.1 程序框图244.2控制算法的选择244.3程序构成264.3.1温度控制算法264.3.2中断服务程序264.3.3主要子服务程序框图26第五章 设计总结29致谢30参考文献1附件A2附件B51兰州工业高等专科学校毕业论文 第一章 绪论 1.1课题的背景羰
10、基合成模试评价装置为一典型的研究性化工生产线（年产5吨），借助于某一化工产品生产的完整过程，可对该产品性能或催化剂活性进行评价，以对催化剂的大规模生产提供中试。该装置采用稀烃中压羰基合成制醇反应工艺，长链稀烃和合成气在钴磷配位催化剂体系作用下完成反应。整个生产工艺由催化剂制备、造气、净化、反应、分离、蒸馏组成。整个产品的生产在密闭的管网和密闭罐中进行。羰基合成反应对温度和压力的要求较高。只有保证一定精度的温度和压力，才能保证产品的质量和精确的研究性数据。近年来随着单片机、计算机及自动控制技术的发展和应用，采用了具有程序升温、PID算法，对反应罐内温度实现了自动控制。由于市场上所售智能化仪表一般
11、采用专家智能PID系统，主要解决惯性环节的控制问题。而由实验结果及理论分析表明，羰基合成反应罐的温度控制为一阶惯性加纯滞后环节，市售智能化仪表的控制结果不是很理想。另外，反应罐内的温度除了与介质、散热面积、环境温度有关外，还与稀烃进料量、合成气流速、相邻罐温度的热耦合等多种因素有关，故无法建立一个对应的数学模型以确定相应的控制算法。对温度控制影响的因素进行综合分析后，稀烃进料量、合成气流速变化造成的温度误差可采用相应措施加以解决，相邻罐单向热耦合造成的温度误差本反应罐控制器无法进行跟踪控制，因此，反应罐的温度始终达不到生产工艺的要求。1.2课题现状 对于温度控制对象构成的(一阶或二阶)惯性环节
12、,传统的控制算法就是采用PID构成闭环以控制温度,对于电加热的功率控制问题,一般采可控整流方式或采用PWM技术以实现对加热交流功率的连续控制. 就目前国内自动控制领域而言,采用PID算法组成温度控制系统在国内有关专业杂志,学报已多有报道.课题的关键点根据课题要求,考虑到反应器对程序升温的要求及温度控制精度高(1902)的特点,为了保证羰基合成反应对温度精度的要求,可应用PID算法等,单独开发满足反应器特殊要求的具有程序升温功能,PID参数可调,具有485通信接口的智能化仪表.因此本课题的工作点为:考虑到PID控制在工程领域的普遍使用性,无需知道被控制对象精确地数学模型等特点,以MCS-51单片
13、机为核心,采用PID控制算法,开发一个能进行较复杂的数据处理,具有程序升温,PID参数可调及串行485通讯功能,能完成复杂的控制功能的智能控制器.1.3选题的意义工业产品生产线实现自动化,信息管理自动化,网络化是信息时代的特征之一,而计算机控制系统的可靠性稳定性及控制精度又是衡量控制系统性能的重要标志“羰基合成模式评价装置” 是对化学反应中德催化剂活性做出定性定量评价的研究性装置,对过程参量的控制精度要求较高,同时对计算机控制系统的可靠性及抗干扰性能要求也很高.“羰基合成模式评价装置”通过对某一化工产品的完整生产过程的实施,对催化剂活性可做出定性定量实际上是一个典型完整的化工产品研究性生产线,
14、其过程包括了所有的生产的过程参量,但又有其自身的特殊性高压(10MPa、6.4MPa)、高压差（6.4MPa降为0.5MPa并稳压）、高温（340）。整个系统全部采用国产件（包括工控组态软件）实现自动控制和信息管理自基合成模式评价装置计算机控制系统”的研制成功，意味着整个系统全部采用国产件（包括工控组态软件）实现自动控制和信息管理自动化，这将对我国民族工业发展和提高工业自动化水平具有极其重要德社会意义和现实意义。系统具体要求如下：（1）对反应器实现智能恒温控制（2）系统只要技术指标；反应温度；1902；（3）控制计算机建立可视化界面，要求实时动态模拟显示研究性生产的工艺过程及各参量变化并对过程各参量进行存储实现浏览、显示、报警、打印、数据处理等功能。（4）温
