石油裂解气温度自动控制系统设计.doc

摘要 本设计是石油裂解气温度控制系统，以AT89C51单片机作为主控元件，采用单回路控制，运用PID算法，通过外围硬件电路和软件程序从而实现了石油裂解气温度的稳定控制。该温度控制系统由温度信号检测电路、变送单元、单片机控制系统和执行装置等结构组成，通过各种电路和装置完成对温度信号的检测、变送和运算处理功能，并经气动执行装置作用于实际生产，从而使温度控制系统稳定在预定的范围内工作。由于采用单片机控制，该系统具有结构简单，经济实用的特点。 关键词：温度控制 单回路控制系统 过程控制 目录 ? 摘要 I ? 目录 II 第1章 绪论 1 1.1温度控制系统的发展状况 1 1.2设计温度控制系统的意义及相关技术指标 1 ? 第2章 课程设计的方案 2 2.1概述 2 2.2控制器的选型 3 2.3传感器的选型 3 2.4变送器选型 3 2.5执行器选型 4 2.6最优方案 5 ? 第3章 硬件电路设计 5 3.1 电源电路设计 5 3.2 复位电路 5 3.3时钟电路 6 3.4 A/D转换电路 6 3.5采样检测电路设计 7 3.6 D/A转换电路 7 ? 第4章 软件设计 8 4.1 程序流程图 8 4.2 PID算法子程序 9 ? 第5章 系统测试仿真与参数整定 11 ? 第6章 课程设计总结 12 ? 参考文献 13 绪论 1.1温度控制系统的发展状况 随着科技的发展，近年来我国以信息化带动的工业化正在蓬勃发展，温度已成为工业控制对象中一种重要的参数，特别是在冶金，化工，机械等各类工业中，广泛使用各种加热炉、热处理炉和液态丙烯气化等方式实现温度的恒定控制。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的处理方式和控制方案也有所不同。处理方式一般有加热和冷却两种，控制方案一般有PID控制，直接数字控制（DDC），推断控制，预测控制，模糊控制（Fuzzy），专家控制(Expert Control)，鲁棒控制（Robust Control），推理控制等。 随着工业技术的不断发展，传统的控制方式已经不能满足高精度、高速度的控制要求。如接触器温度控制仪表，其主要缺点是温度波动范围大，由于它主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。对于控制系统而言，单回路控制系统由一个控制器完成，具有结构简单，设计和使用方便的特点，而串级控制系统由两个串接工作的控制器构成主要应用于对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。 2.3传感器的选型 （1）铁-铜镍热电偶（J型热电偶）又称铁-康铜热电偶，是一种价格低廉的廉金属的热电偶。它的正极（JP）的名义化学成分为纯铁，负极（JN）为铜镍合金，铁-康铜热电偶的覆盖测量温区为-200~1200，但通常使用的温度范围为0~750J型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,广为用户所采用。 J型热电偶可用于真空，氧化，还原和惰性气氛中，但正极铁在高温下氧化较快，故使用温度受到限制。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点很多，可以远传电信号，灵敏度高，稳定性强，互换性以及准确性都比较好，需要电源激励，不能够瞬时测量温度的变化。工业用热电阻一般采用Pt100，的测温的范围一般为200~800℃，铜热电阻为零下40到140。　 　　热电偶热电阻相比800℃以下），热电偶适合于测量高温（一般为800℃以上），热电阻使用方便且价格一般较热电偶便宜。 经分析采用铂热电阻Pt100即可满足设计要求。 2.4变送器选型 为了使系统具有很好的可控性，本设计选用智能温度变送器。常用的智能温度变送器为STT3000/250系列特性多协议输出可以直接代替当今使用的任何传统的或智能的温度变送器。它储存有常用的温度传感器的特征曲线， 用户可以使用手持通讯器或智能组态工具对各种温度传感器的变送器进行组态，并自动修正其非线性。只需选择传感器类型和量程即可实现期望的精度。对量程上下限温度值的校验能使精度提高两倍，给传感器施加上限或下限温度，或模拟已知数据对传感器进行校验,可消除传感器的误差。典型应用电力冶金石油化工水处理制药造纸食品及烟草STT3000/250系列执行器按其能源形式分为气动，电动和液动三大类，它们各有特点，适用于不同的场合。　　气动执行器GT系