文档介绍：计算机控制技术课程设计(论文)
题目:氨冷却器出口温度控制系统设计
摘要
氨冷器主要的作用是为了使醋酸铜氨液再生以便循环使用。为了达到生产过程对控制系统的要求,在简单温度控制系统基础上叠加一个液位超驰系统,即温度控制系统。该控制系统中需要用到温度,传统的调节器采用DDZ-Ⅲ型电动组合仪表,而随着单片机在控制领域广泛应用, 利用计算机软件实现控制算法, 具有更大的灵活性、可靠性和更好的控制效果。
因此,本论文主要设计智能化的温度控制系统,该系统以AT89C51单片机为主控单元,采用温度传感器DS18B20进行温度采集,使用液位变送器采集液位信号,使用ADC0809作为A/D转化器,具有温度的自动调节功能,采用LCD12864液晶模块进行数字显示。同时,本文还详细的给出了部分相关的硬件电路图和软件流程图,并编制了汇编程序。
关键词:超驰控制系统;89C51单片机;DS18B20;A/D转化器
目录
第1章绪论 1
第2章课程设计方案 3
系统工作原理 3
显示电路方案的选择 3
声光报警电路的选择 4
系统总体设计 4
第3章硬件电路设计 5
AT89C51单片机 5
温度采集模块的设计 5
A∕D和D∕A转换器 6
第4章软件设计 7
主程序的设计 7
T0中断模块 8
PID算法的设计 9
各功能模块子程序的设计 11
显示程序 12
第5章系统测试与分析/实验数据及分析 13
第6章总结 14
参考文献 16
绪论
在合成氨生产过程中,采用醋酸铜氨液吸收变化气体中的一氧化碳和二氧化碳,吸收是一个放热反应,吸收一氧化碳与二氧化碳的醋酸铜氨液温度高达80℃以上,为了使醋酸铜氨液再生以便循环使用。其关键性的一个步骤就是将饱和的醋酸铜氨液冷却到8~10℃,其冷却过程主要是借助于氨冷器来实现的,氨冷器是依靠液氨汽化吸收醋酸铜氨液的热量,使铜氨液的温度下降这一原理进行的,液氨在氨冷器中汽化需要一定的时间,氨冷器在某一个液位高度上汽化面积为最大,因此,当液氨高度超过最大的汽化面积高度后,液位越高汽化面积越小,调节过程会出现反常现象,这是氨冷器调节的一个重要特点。为了达到生产过程对控制系统的要求,在简单温度控制系统的基础上叠加上一个液位超驰调节系统。
正常工况下,如果温度升高,温度控制器输出控制液氨流量。增加液氨量,经液氨的蒸发,使出口温度下降。如果液位上升到软限液位设定仍不能降低温度,由液位控制器取代温度控制器,根据液位控制进氨量,保护了后续设备,一旦温度下降,温度控制器输出与液位控制器输出相等,并继续下降时,温度控制器就自动取代液位控制器,工艺操作恢复到正常工况。
在该控制系统中,调节器既可安装在液氨管线上,也可安装在氨气管线上,调节阀安装在氨气管线上对象迟后较小,反应比较灵敏,但缺点是需要用一个较的气体阀门,这种阀门成本比较高,而且受氨气的腐蚀比液氨严重得多,所以调节阀一般是安装在液氨管线上。
无论在正常工况下,还是在异常工况下,总是有调节器处于开环待命状态。对于处于开环的调节器,其偏差长时间存在,如果有积分控制作用,其输出将进入深度饱和状态。一旦选择器选中这个调节器工作,调节器因处于饱和状态而失去控制能力,只能等到退出饱和以后才能正常工作。所以在超驰控制系统中,对有积分作用的调节器必须采取抗积分饱和措施。而对于计算机在线运行的控制系统,只要利用计算机的逻辑判断功能进行适时切换即可。
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构,加到被控系统上;控制系统的被控量,经过传感器,变送器,通过输入接口送到控制器。不同的控制系统,其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统采用的传感器是温度传感器。
传统的PID调节器多为模拟调节器, 这种调节器多用电动或气动单元组合仪表来完成, 随着微机的不断发展和应用,特别是单片机在控制领域广泛应用, 利用计算机软件实现控制算法, 具有更大的灵活性、可靠性和更好的控制效果。因此, 以单片微机为中心、采用数字算法的数字调节器正不断代替模拟调节器。自从80年代初期数字调节器推出以来,随着微处理机技术的发展,数字调节器不断向智能化、微型化调节器发展,调节器的功能也不断进步,由于数字设定、运算功能的增强,不仅使调节器的功能大幅度提高,而且由PID自整定、多种信号制输入、自由电源、