精餾塔的溫度控制新版系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計方案

摘要精餾過程是石油煉制、石油化工和其她化工過程中應(yīng)用最為廣泛傳質(zhì)操作過程。精餾過程由于內(nèi)在機理復雜，對控制作用響應(yīng)緩慢，參數(shù)間關(guān)聯(lián)密切，因而控制規(guī)定高，難度大。本文重要研究精餾塔溫度控制，依照其工藝規(guī)定來研究精餾塔精餾段溫度控制及其溫度對產(chǎn)品質(zhì)量影響。精餾過程中產(chǎn)品質(zhì)量重要取決于對溫度控制，然而，在進行較高純度分離精餾塔內(nèi)，接近塔頂或塔底一種不太短塔段內(nèi)，物料濃度變化所引起溫度變化比較小這種狀況下，當人工發(fā)現(xiàn)溫度有較明顯變化時，產(chǎn)品質(zhì)量早己不合規(guī)定。因此，在精餾塔內(nèi)引入自動溫度控制系統(tǒng)就是十分必要和急迫，合理控制精餾塔溫度是產(chǎn)品與否合格重要指標。本文重要通過詳細分析精餾段溫度控制系統(tǒng)特點，得到以回流流量作為副控制對象，精餾段溫度為主控制對象串級控制系統(tǒng)，再進一步對精餾塔溫度控制系統(tǒng)難點進行分析。本系統(tǒng)采用單片機控制精餾塔溫度，用熱電偶作為檢測元件，采用PID控制算法計算控制量輸出，同步用電動調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行機構(gòu)。本系統(tǒng)還具備報警、按鍵輸入及顯示等功能從而實現(xiàn)對精餾塔溫度控制。核心詞：單片機；精餾塔；溫度控制DesignoftemperaturecontrolsystemfordistillationcolumnAbstractDistillationprocessinpetroleumrefining，petrochemicalandotherchemicalprocessusedmostwidelymasstransferprocess.Distillationprocessduetothecomplexityoftheinternalmechanism，theeffectontheresponseofcontrolslow，parametersarecloselyrelated.Therefore，thecontrolrequirementishigh，thedifficultyisbig.Thispapermainlystudiesthetemperaturecontrolofdistillationcolumn，influenceoftemperaturecontrolandtemperatureaccordingtothetechnicalrequirementsofdistillationcolumnforthequalityofproducts.Themainproductsonthedistillationprocesstocontrolthequalityoftemperature，however，inhighpuritydistillationcolumnseparation，closetothetoporbottomofashortthetowersection，thetemperaturechangecausedbythechangeoftheconcentrationofmaterialisrelativelysmallinthiscase，whentheartificialtemperatureisfoundtohaveobviouschanges，thequalityoftheproductshaslongbeenoutoforder.Therefore，theintroductionofautomatictemperaturecontrolsystemisverynecessaryandurgentinthedistillationcolumn，thereasonabletemperaturecontrolofdistillationtowerisanimportantindexwhethertheproductisqualified.Thispapermainlythroughthecharacteristicsofrectifyingsectiontemperaturecontrolsystemofconcreteanalysis，obtainedintherefluxflowasassistantcontrolobject，therectifyingsectionmainlythetemperaturecontrolobjectstringLevelcontrolsystem，andthenfurthertothedistillationtowertemperaturecontrolsystemofthedifficultyofanalysis.Thissystemusesthemonolithicintegratedcircuitcontroltemperatureofdistillationcolumn，withathermocoupleisusedasadetectingelement，thePIDcontrolalgorithmtocontroltheoutput，atthesametime，theelectriccontrolvalveastheactuator.Thesystemalsohasalarm，keyinputanddisplayfunctionsoastorealizethecontrolofdistillationtemperature.Keywords：singlechipmicrocomputer；distillationcolumn；temperaturecontrol目錄TOC\o"1-3"\h\u22278第一章緒論 1212661.1論文選題背景及研究意義 161661.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4238091.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 4215221.2.2國外研究現(xiàn)狀 5226161.3本文重要內(nèi)容 67750第二章系統(tǒng)方案論證 8262792.1精餾塔溫度控制系統(tǒng)構(gòu)成 8183572.2精餾塔溫度控制系統(tǒng)方案設(shè)計 1171452.3系統(tǒng)總體方案設(shè)計 1318912.3.1系統(tǒng)控制器選取 13251232.3.2系統(tǒng)檢測元件選取 15148612.3.3系統(tǒng)輸入通道方案選取 18314222.3.4系統(tǒng)輸出通道方案選取 1973122.3.5系統(tǒng)外圍接口設(shè)備選取 195076第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 23160123.1系統(tǒng)控制單元電路設(shè)計 23227333.1.1引腳特性 2358863.1.2系統(tǒng)時鐘電路設(shè)計 25248313.1.3系統(tǒng)復位電路設(shè)計 26130413.2系統(tǒng)信號檢測電路設(shè)計 26133573.3系統(tǒng)前向通道電路設(shè)計 27303253.4系統(tǒng)后向通道電路設(shè)計 2871903.6系統(tǒng)外圍設(shè)備接口電路設(shè)計 32272543.6.1.系統(tǒng)顯示屏接口電路設(shè)計 32295623.6.2.系統(tǒng)鍵盤接口電路設(shè)計 3397763.7報警電路設(shè)計 34261703.8系統(tǒng)串口通訊電路 3564753.9系統(tǒng)電源電路設(shè)計 3629563第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計 38255824.1系統(tǒng)總體設(shè)計思想 38189424.1.1系統(tǒng)工作過程 3851884.1.2系統(tǒng)程序設(shè)計辦法選取 3861464.1.3系統(tǒng)程序設(shè)計語言選取 3974944.2系統(tǒng)主程序設(shè)計 40295504.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及解決子程序設(shè)計 41145434.4系統(tǒng)控制算法子程序設(shè)計 42141394.5系統(tǒng)按鍵顯示子程序 46105764.6系統(tǒng)串口通訊子程序 484392總結(jié) 5023882致謝 5129712參照文獻 52第一章緒論1.1論文選題背景及研究意義隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，人們生活水平得到迅速提高，對溫度測量提出了更高規(guī)定，以滿足人們生活需求，推動經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。當代發(fā)展中，溫度測量和控制越來越受到社會各界人士關(guān)注，因而，在進行溫度實際測量和控制中，需要保證溫度采樣迅速和有效，以保證有關(guān)數(shù)據(jù)對的性，使數(shù)據(jù)可以迅速完畢傳播，從而使所測溫度場得到較精準控制。本文就單片機控制精餾塔溫度進行概述，對溫度控制實現(xiàn)辦法、單片機類型和框架構(gòu)造、單片機控制精餾塔溫度原理進行分析和探討，提出基于單片機控制精餾塔溫度系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用，對于推動國內(nèi)市場經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具備重要現(xiàn)實意義。此外，精餾塔溫度控制重要體當前石油化工方面，在此過程中也面臨一系列問題，自20世紀70年代經(jīng)歷兩次“石油危機”，能源成為全球關(guān)注問題。隨著國內(nèi)經(jīng)濟社會持續(xù)迅速發(fā)展，能源需求大幅增長。國內(nèi)一次能源生產(chǎn)總量達到20.6億噸標煤，是世界第二大能源生產(chǎn)國。但煤炭供應(yīng)仍感緊張，電力短缺，原油進口增長，環(huán)保壓力加重，能源已成為制約社會經(jīng)濟發(fā)展重要因素。特別是在國內(nèi)“富煤、貧油、少氣”特點下，石油供應(yīng)更顯緊張。，加工原油28622萬噸，增長6.5%，國產(chǎn)原油18084萬噸，增長3.9%，進口原油12988萬噸，增長10.3%，此外還進口成品油4000萬噸，對外依存度已達40%。預測至，國內(nèi)石油需求量將達5億噸，而國產(chǎn)原油最多只能達到2億噸左右，需進口3億噸，進口依存度將達到60%。國內(nèi)石油消費重要用于石油加工業(yè)，生產(chǎn)交通運送用油料，供應(yīng)化纖制造及化工原材料生產(chǎn)，沒有石油支持，對整個經(jīng)濟社會是不可想象，石油過高對外依存度也許引起風險，更令人擔憂[1.施國泉，一種現(xiàn)實石油代替能源—1.施國泉，一種現(xiàn)實石油代替能源—油頁巖陰，吉林大學學報,7(6):888-889.國家正積極設(shè)法從國內(nèi)外尋找更多石油資源，采用各種節(jié)能辦法，大力組織開發(fā)各種新能源、可再生能源，以解決石油短缺“瓶頸”，并已獲得了可喜成績。但是也必要看到，由于技術(shù)、經(jīng)濟等種種因素，在相稱長一段時間內(nèi)，世界經(jīng)濟還重要靠常規(guī)能源來運轉(zhuǎn)，因而實行石油代替和燃料多樣化戰(zhàn)略是必要。石油供應(yīng)局限性將是影響國內(nèi)長期能源安全重要問題，發(fā)展代替能源不是權(quán)宜之計，而是支撐國內(nèi)將來能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略選取[2.徐錠明.積極推動國內(nèi)代替能源發(fā)展[J]，能源政策研究，13(1):5-72.徐錠明.積極推動國內(nèi)代替能源發(fā)展[J]，能源政策研究，13(1):5-7眾所周知，精餾過程是化工生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣泛分離過程，其過程變量和被控變量較多，同其他化工過程同樣，要使精餾過程達到分離混合物預期規(guī)定，就必要實行有效操作和控制。本文化工廠精餾工藝為背景，以精餾塔為研究對象，在進行充分現(xiàn)場調(diào)研和理論學習基本上，消化精餾塔生產(chǎn)工藝、基本控制規(guī)定和基本溫度控制方式，并針對精餾塔工作過程特點，提出一種先進控制辦法來提高精餾塔精餾段溫度控制性能。對于精餾塔而言，是石油化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域常用生產(chǎn)過程裝備，是較為典型單元生產(chǎn)過程，精餾塔過程變量多，各變盆之間關(guān)系復雜，本文通過對精餾塔工藝、生產(chǎn)過程中重要擾動變量進行分析，引出提餾段溫度控制方案、精餾段溫度控制方案，為工程技術(shù)人員設(shè)計精餾塔過程控制系統(tǒng)提供參照。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常規(guī)定將混合物中各組分進行分離，其辦法是運用混合物中各組分揮發(fā)度不同，將它們進行分離，并達到規(guī)定純度規(guī)定。精餾過程實質(zhì)就是運用混合物各組分具備不同揮發(fā)度，使液相中輕組分轉(zhuǎn)移到氣相中，而氣相中重組分轉(zhuǎn)移到液相中，從而實現(xiàn)分離目。完畢這一過程工藝設(shè)備是精餾塔。由于計算機控制技術(shù)特別是集散控制系統(tǒng)(DCS)迅速發(fā)展，且在工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用日趨廣泛，計算機控制技術(shù)在精餾塔控制也不斷成熟和發(fā)展，。不少大、中型公司，特別是石油化工、醫(yī)藥化工、煉油等工業(yè)生產(chǎn)中精餾塔相繼采用計算機控制，使得在精餾過程中，新控制方案層出不窮，如精餾過程內(nèi)回流、熱熔控制、解禍控制、推斷控制、節(jié)能控制、最優(yōu)控制等?？刂葡到y(tǒng)品質(zhì)越來越高，使精餾塔操作收到了明顯經(jīng)濟效益。在精餾塔過程控制中，控制方案非常多，整個精餾塔被控變量較多，可選用操縱變量較多，各變量之間互有關(guān)系也諸多。對象控制通道復雜，反映緩慢，內(nèi)在機理復雜，擾動因素諸多。盡管有許多不利于控制因素存在，對精餾塔控制與操作規(guī)定卻較高，這就給精餾塔控制與操作帶來一定難度。因而，生產(chǎn)過程中只有進一步分析工藝特性、對象特性，結(jié)合詳細狀況，才干制定出切實可行控制方案。精餾是將混合溶液輸送到精餾裝置中進行某些冷凝和汽化后得到精餾產(chǎn)品，該操作在進行中會使混合物氣體和液體在塔體中進行逆向流動，在流動過程中逐漸分離出來產(chǎn)生液化和汽化兩種反映。精餾操作過程中普通需要精餾塔、冷凝器、回流罐等設(shè)備，是化工行業(yè)中非常重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，采用持續(xù)運營方式進行產(chǎn)品分離并影響著化工產(chǎn)品質(zhì)量及能源消耗。精餾塔由多級塔板構(gòu)成，由于設(shè)備工作原理較為復雜，自動控制難度相對也比較大。不同精餾塔在制作工藝和塔體構(gòu)造方面存在很大差別，在精餾操作時要依照精餾塔構(gòu)造特點進行操作方案設(shè)計。進行持續(xù)精餾操作時要先將液體原料送入進料板，進料板將精餾塔分隔為了精餾段和提餾段兩大某些，塔體上進料口以上某些為精餾段，它可以將蒸汽中易揮發(fā)成分提濃;進料口下面某些為提餾段，它從下面液體中提取揮發(fā)性物質(zhì)。精餾段和提餾段通過將混合液體中不同成分產(chǎn)品分離后為化工生產(chǎn)提供高濃度產(chǎn)品。在精餾塔內(nèi)，除了精餾段和提餾段以外，最重要某些就是塔板，塔板為氣體和液體提供傳熱和傳質(zhì)場合，使得氣體和液體可以進行雙向傳質(zhì)，直到塔內(nèi)混合液體分離成兩個純凈組分。混合溶液內(nèi)部不同成分具備不同沸點，因而進入精餾塔加熱時，隨著溫度變化易揮發(fā)性成分會液化后升騰，而沸點相對較高成分則會隨著液體向下流動，該液體在精餾塔內(nèi)和液化后蒸汽不斷接觸，進入精餾塔釜部液體在塔板間重復接觸后，殘留某些易揮發(fā)性物質(zhì)發(fā)生汽化后又回到精餾塔內(nèi)，汽化后成分在塔板間互相接觸濃度逐漸升高。氣體和液體回流形成逆流接觸，在精餾塔上下兩某些得到高濃度、純凈產(chǎn)品。蒸汽在冷凝器中變化成液體，提煉出來液體通過回流泵和回流罐后作為塔頂產(chǎn)品被引出精餾塔?；旌衔锓蛛x純度是精餾塔控制重要指標。在精餾塔正常操作中，普通應(yīng)保證在塔底或塔頂產(chǎn)品中至少有一種組分純度達到規(guī)定規(guī)定，其她組分也應(yīng)保持在規(guī)定范疇內(nèi)，為此，應(yīng)當取塔底或塔頂產(chǎn)品純度作為被控變量。但由于在線實時檢測產(chǎn)品純度有一定困難，因而，大多數(shù)狀況下是用精餾塔內(nèi)“溫度和壓力”來間接反映產(chǎn)品純度。為了保證精餾塔平穩(wěn)操作，一方面必要把進塔之前重要可控擾動盡量克服掉，同步盡量緩和某些不可控重要擾動，例如，對進塔物料溫度進行控制、進料量均勻控制、加熱劑和冷卻劑壓力控制等。再就是塔進出物料必要維持平衡，即塔頂餾出物與塔底采出物之和應(yīng)等于進料量，并且兩個采出量變化要緩慢，以保證塔平穩(wěn)操作。此外，控制塔內(nèi)壓力穩(wěn)定，也是塔平衡操作必要條件之一。對于精餾塔平穩(wěn)操作而言，一方面必要把進塔之前重要可控擾動盡量克服掉，同步盡量緩和某些不可控重要擾動，例如，對進塔物料溫度進行控制、進料量均勻控制、加熱劑和冷卻劑壓力控制等。再就是塔進出物料必要維持平衡，即塔頂餾出物與塔底采出物之和應(yīng)等于進料量，并且兩個采出量變化要緩慢，以保證塔平穩(wěn)操作。此外，控制塔內(nèi)壓力穩(wěn)定，也是塔平衡操作必要條件之一。為了保證塔正常、平穩(wěn)操作，必要規(guī)定某些變量約束條件。例如，對塔內(nèi)氣體流速限制，塔內(nèi)氣體流速過高易產(chǎn)生液泛流速過低會減少塔板效率;再沸器加熱溫差不能超過臨界值限制等。由于精餾塔變量較為復雜，對精餾段溫度變化影響較大，因而簡介了溫度串聯(lián)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以解決精餾塔變量對溫度影響問題，通過調(diào)節(jié)變量維持溫度穩(wěn)定，對當代精餾操作技術(shù)發(fā)展具備一定白勺增進作用。采用精餾操作技術(shù)提煉產(chǎn)品濃度較高，能源消耗率也比較低，但是在精餾操作過程中溫度對操作環(huán)節(jié)和產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響，在對精餾塔進行控制時要注意控制精餾段溫度并進行檢測，以保證精餾產(chǎn)品質(zhì)量。由于精餾段溫度受壓力波動、熱質(zhì)變化和回來擾動等諸多因素影響，具備很大不穩(wěn)定性。溫度單回路控制系統(tǒng)對抗干擾能力較弱，雖然可以解決化工產(chǎn)業(yè)中參數(shù)定值控制問題，但對于滯后性較強、干擾較大系統(tǒng)卻很難控制，一旦變量發(fā)生變化就很難有效對溫度進行控制，從而會影響精餾產(chǎn)品質(zhì)量。因而在精餾段溫度控制中浮現(xiàn)了串聯(lián)控制系統(tǒng)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀雖然關(guān)于先進控制系統(tǒng)研究己經(jīng)有諸近年，但既有精餾塔控制依然以常規(guī)控制系統(tǒng)為主。在國內(nèi)，先進控制系統(tǒng)應(yīng)用剛剛處在起步階段，并依賴于進口產(chǎn)品。從資金和技術(shù)條件兩個方面講，大量應(yīng)用條件均未成熟。不但如此，雖然常規(guī)控制系統(tǒng)設(shè)計中也還存在諸多問題，體當前兩個方面。第一，既有常規(guī)控制系統(tǒng)分析和設(shè)計理論還不完善。雖然是得到普遍承認穩(wěn)態(tài)相對增益矩陣辦法(RGA)，也存在反例。最常用單端和雙端組份控制變量配備問題也始終沒有得到系統(tǒng)結(jié)論。第二，設(shè)計單位缺少有效動態(tài)仿真工具，對于實際生產(chǎn)中問題只能通過經(jīng)驗或者在實驗塔上做實驗解決。1993年，黃仲文提出將自適應(yīng)控制算法應(yīng)用到精餾塔控制中。面對客觀上存在各種不擬定因素，自適應(yīng)控制系統(tǒng)能在控制系統(tǒng)運動過程中，通過不斷地測量被控系統(tǒng)參數(shù)或運營指標，依照參數(shù)或運營指標變化，遵循一定評價指標或規(guī)則更新控制器構(gòu)造、參數(shù)或變化控制作用，使系統(tǒng)運營在某種意義下最優(yōu)或次最優(yōu)狀態(tài)[3.GoodwinG.C，孫貴生.自適應(yīng)濾波、預測與控制[M]3.GoodwinG.C，孫貴生.自適應(yīng)濾波、預測與控制[M]，北京:科學出版社，1992，454.（1)增益調(diào)度自適應(yīng)控制它重要思想是通過檢測過程運營狀況來變更控制器參數(shù)，而變化控制器參數(shù)原則是參照按預編程方式擬定函數(shù)關(guān)系進行調(diào)節(jié)。它長處是，能對操作條件變化及時做出響應(yīng)，調(diào)節(jié)控制器增益。它缺陷重要有兩個:其一，它屬于一種開環(huán)補償，因而對不對的調(diào)節(jié)沒有反饋補償功能;其二，它設(shè)計是非?；〞r間，需要對機理有深刻理解或?qū)ο到y(tǒng)做足夠多測試。增益調(diào)度自適應(yīng)控制普通在包括反映精餾過程中應(yīng)用較廣，它動態(tài)效果直接受到反映影響從而體現(xiàn)出很強非線性和定向增益性。(2)模型參照自適應(yīng)控制(MRAS)對MRAS盼望性能用一種參照模型來表達，這個模型給出了對指令信號或設(shè)定信號抱負相應(yīng)口參照模型也是控制系統(tǒng)一某些?？刂七^程可以被以為由兩個回路構(gòu)成，內(nèi)回路是由控制器和過程對象構(gòu)成普通控制回路，控制器參數(shù)由外回路調(diào)節(jié)，來使實際輸出與控制器輸出偏差值最小。(3)自校正控制器(STR)STR設(shè)計思想是將未知參數(shù)預計和控制器設(shè)計分開進行。控制系統(tǒng)可以分為兩個回路。內(nèi)回路涉及常規(guī)控制器和過程對象，控制器參數(shù)由外回路調(diào)節(jié)。外回路由一種回歸參數(shù)預測器和一種設(shè)計運算器構(gòu)成。1.2.2國外研究現(xiàn)狀在國外對于精餾塔控制研究中，各類先進控制方略在精餾塔控制中幾乎均有應(yīng)用，如推斷控制、預測控制、智能控制、非線性模型控制等。相對發(fā)展較為成熟要屬預測控制和智能控制在精餾塔控制系統(tǒng)中應(yīng)用。1、預測控制模型預測控制作為一種新型計算機控制算法，有著其鮮明特性，它是一種基于模型預測，滾動優(yōu)化并結(jié)合反饋校正優(yōu)化控制算法。從工業(yè)應(yīng)用角度看，模型預測控制算法在解決復雜多變量控制問題時具備較大優(yōu)勢，它可以成功地應(yīng)用于具有時滯、約束多變量過程。其特有隱式解禍能力可有效地克服老式分散控制、解禍控制所帶來繁瑣和存在缺陷[4.Macias，J.J.AMethodforPredictingQualityoftheCrudeOilDistillation[J]，IEEEEvolvingFuzzySystems，，9(5)：214-220.]4.Macias，J.J.AMethodforPredictingQualityoftheCrudeOilDistillation[J]，IEEEEvolvingFuzzySystems，，9(5)：214-220.1998年，Karacan等人對精餾塔GPC控制方案做了理論和實驗研究，最后實驗得到成果和理論分析非常吻合，都能較好地達到控制效果，并于對此做了更進一步研究和對比，更加驗證了精餾塔GPC控制方案是的確可行。Maurath等人在1985年運用基于MPC原理多變量模型預測控制，對低純度雙組分精餾塔控制做出了分析，得到了較好控制效果同步，發(fā)現(xiàn)控制效果直接受到模型誤差影響。差不多同步，McDonald和McAvoy將MPC應(yīng)用到中檔和高等純度精餾塔，她們發(fā)現(xiàn)此時很難找到一種相應(yīng)模型來表征實際對象，也就很難得到較好控制效果。大多過程控制應(yīng)用不但規(guī)定保持被控變量在它設(shè)定點上，并且還必要保證過程在操作限制以內(nèi)。自從MPC提出后，在接下來幾年現(xiàn)場應(yīng)用中，人們發(fā)現(xiàn)需要在MPC控制系統(tǒng)基本上加以更加嚴格約束控制。于是1985年，Carlos等幾位Shell公司工程師提出了QMPC算法，用線性不等式組方式求解QP問題，從而使控制方案更加嚴謹。2、智能控制智能控制是控制理論發(fā)展高檔階段，它是人工智能、運籌學和自動控制三者交叉。有代表性智能控制涉及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和模糊邏輯控制等[5.孫增沂.智能控制理論與技術(shù)[明，北京:清華大學出版社，1997103-109.]5.孫增沂.智能控制理論與技術(shù)[明，北京:清華大學出版社，1997103-109.(1)模糊控制模糊控制是基于模糊邏輯，模仿人類控制經(jīng)驗和知識一種智能控制。模糊控制器重要由模糊化、知識庫、模糊推理和解模糊化四某些構(gòu)成。模糊化某些作用是將輸入精準量轉(zhuǎn)換成模糊量。知識庫涉及了詳細應(yīng)用領(lǐng)域中知識和規(guī)定控制目的。它普通由數(shù)據(jù)庫和模糊控制規(guī)則庫兩某些構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫重要涉及各語言變量從屬度函數(shù)、尺度變換因子以及模糊空間分級數(shù)等。規(guī)則庫是由用模糊語言變量表達一系列控制規(guī)則構(gòu)成。它反映了控制專家經(jīng)驗和知識。模糊推理是模糊控制器核心，它模仿人基于模糊概念推理行為。解模糊化作用是將模糊推理得到模糊控制量變換為實際用于控制精準量[6.JanosAbonyi，F(xiàn)erencSzeifert.Fuzzymodelingwithmultivariatemembershipfunctions:gray-boxidentificationandcontroldesign閉，IEEETransactionsonSystems，Man，andCybernetics，PartB，，31(5)：755-767.]6.JanosAbonyi，F(xiàn)erencSzeifert.Fuzzymodelingwithmultivariatemembershipfunctions:gray-boxidentificationandcontroldesign閉，IEEETransactionsonSystems，Man，andCybernetics，PartB，，31(5)：755-767.（2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量人工神經(jīng)元廣泛互聯(lián)而成網(wǎng)絡(luò)，人工神經(jīng)元則是非線性映射函數(shù)。常用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有感知網(wǎng)絡(luò)、BP網(wǎng)絡(luò)、Hopfield網(wǎng)絡(luò)、Boltzmann機、CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、B樣條神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動控制辦法，合用于那些具備不擬定性、非線性且無模型可資運用控制對象，它具備較強自適應(yīng)和學習能力[7.JoseRN，HWang.ADirectNeuralNetworkControlforUnknownNonlinearSystemsandItsApplication[J]，IEEETransonNeuralNetworks，1998，9(1)：27-33.]7.JoseRN，HWang.ADirectNeuralNetworkControlforUnknownNonlinearSystemsandItsApplication[J]，IEEETransonNeuralNetworks，1998，9(1)：27-33.綜上所述，隨著控制理論不斷完善，科技日新月異，先進控制技術(shù)必將會得到更深層次發(fā)展，為公司帶來更明顯經(jīng)濟效益。整個先進控制在飛速地發(fā)展，也帶動了精餾過程控制進步。無論是控制精度、系統(tǒng)穩(wěn)定性、系統(tǒng)魯棒性、系統(tǒng)精度規(guī)定等均有很大提高。雖然諸多較新方案并未能在實際工程中大量應(yīng)用，但是它們擁有著非常遼闊應(yīng)用前景[8.BaroloM，PaoloDalCengio.Closed-loopoptimaloperationofbatchdistillationcolumns[J]，Computers&ChemicalEngineering，，25(9)：561-569.]8.BaroloM，PaoloDalCengio.Closed-loopoptimaloperationofbatchdistillationcolumns[J]，Computers&ChemicalEngineering，，25(9)：561-569.1.3本文重要內(nèi)容本次設(shè)計就單片機控制精餾塔溫度進行概述，并且探討單片機溫度控制原理及實現(xiàn)辦法，進而分析單片機環(huán)境應(yīng)用及規(guī)定和它發(fā)展方向，這些研究對于提高單片機功能擴展均有利好作用。隨著單片機所應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，它對溫度檢測與控制越來越引起人們廣泛關(guān)注，因而，本研究重要探討單片機溫度控制實現(xiàn)辦法。與此同步探討精餾塔溫度控制系統(tǒng)設(shè)計辦法。其中，重要探討單片機與高精度溫度傳感器結(jié)合方式合理性與有效性。[9.吳興純，趙金燕，楊秀蓮，等.智能PID算法在爐溫度控制系統(tǒng)中運用[J].機電工程,,28(8);948-950.]9.吳興純，趙金燕，楊秀蓮，等.智能PID算法在爐溫度控制系統(tǒng)中運用[J].機電工程,,28(8);948-950.重要技術(shù)參數(shù)：設(shè)計一種單片機控制精餾塔溫度控制系統(tǒng)。依照精餾塔工藝規(guī)定，進行精餾塔精餾段溫度自動控制系統(tǒng)設(shè)計。重要技術(shù)參數(shù)如下：（1）塔頂溫度范疇：100℃—150℃；精度：±1℃。（2）超調(diào)不超過1.5℃。（3）浮現(xiàn)異?，F(xiàn)象，系統(tǒng)具備自動報警功能。（4）具備設(shè)定參數(shù)、修改參數(shù)功能。本文內(nèi)容：（1）第一章緒論某些重要簡介精餾塔發(fā)展歷史和課題研究意義。（2）第二章系統(tǒng)方案論證重要簡介本文控制方案論證以及硬件選取方案論證，系統(tǒng)整體工作流程等。（3）第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計重要闡述系統(tǒng)所選取硬件工作原理和各個某些工作電路圖等。（4）第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計重要闡述了系統(tǒng)整體工作方式和各某些工作流程圖等。（5）最后是全文總結(jié)某些工作程序等。第二章系統(tǒng)方案論證2.1精餾塔溫度控制系統(tǒng)構(gòu)成精餾過程是將一定濃度混合物送入精餾塔中，使其在塔內(nèi)重復地進行某些汽化和某些冷凝，從而得到預期塔頂與塔底產(chǎn)品操作過程。完畢這一操作過程設(shè)備除了精餾塔以外，尚有需要有再沸器、冷凝器、回流罐等輔助設(shè)備，當代化工領(lǐng)域精餾段溫度控制多采用了串級控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)針對復雜控制系統(tǒng)具備諸多優(yōu)勢。精餾段串聯(lián)溫度控制體系在被控變量選取方面具備明顯優(yōu)勢.它可以依照精餾塔設(shè)計特點當前適當被控變量。例如:當精餾塔溫度恒定期，串聯(lián)系統(tǒng)會選取溫度作為被控變量;針對多元精餾塔，在一定塔壓下可以將溫度作為產(chǎn)品質(zhì)量指標之一。綜上所述，本系統(tǒng)工藝流程圖如圖2-1所示。圖2-1精餾塔工藝流程圖如上圖2-1所示原料經(jīng)干餾后生成蒸氣從精餾塔中下段某塊塔板上進入，這塊塔板稱為進料板。進料板將全塔分為兩段，進料板以上某些稱為精餾段，進料板如下某些稱為提餾段。進入塔內(nèi)蒸氣，由于各組分沸點不同，沸點低組分(輕組分)較易汽化而往上升騰;沸點高組分(重組分)則更多隨液體往下流，與塔內(nèi)上升蒸氣在各層塔板上充分地接觸，在逆流作用下進行傳質(zhì)和傳熱。下流液體到達塔釜后，一某些被持續(xù)地引出稱為塔底產(chǎn)品，即為重油，另一某些則被加熱汽化后又返回塔中。塔內(nèi)上升蒸氣依次通過所有塔板，使蒸氣中易揮發(fā)組份逐漸增濃，上升到塔頂蒸氣在冷凝器中被冷凝成液體，經(jīng)回流罐和回流泵后，一某些成為塔頂產(chǎn)品持續(xù)引出，即為輕油，另一某些則引回到頂部塔板上，作為塔內(nèi)冷卻液，稱為回流[10.汪濤，鄭琪美，徐燦.蒸餾過程先進控制與在線優(yōu)化明，石油煉制與化工，199627（8):40-46.]10.汪濤，鄭琪美，徐燦.蒸餾過程先進控制與在線優(yōu)化明，石油煉制與化工，199627（8):40-46.精餾塔進料入口如下至塔底某些稱為提餾段，進料口以上至塔頂稱為精餾段。塔內(nèi)有若干層塔板，每塊塔板上有恰當高度液層，回流液經(jīng)溢流管由上一級塔板流到下一級塔板，蒸汽則由底部上升，通過塔板上小孔由下一塔板進入上一塔板，與塔板上液體接觸。在每一塊塔板上同步發(fā)生上升蒸汽某些冷凝和回流液體某些汽化轉(zhuǎn)熱過程，更重要是還同步發(fā)生易揮發(fā)組分不斷汽化，從液相轉(zhuǎn)入汽相，難揮發(fā)組分不斷冷凝，由汽相轉(zhuǎn)入液相傳質(zhì)過程。整個塔內(nèi)，易揮發(fā)組分濃度由下而上逐漸增長，而難揮發(fā)組分濃度則由上而下逐漸增長。恰當控制好塔內(nèi)溫度和壓力，則可在塔頂或塔底獲取人們所盼望物質(zhì)成分。精餾塔重要由塔底和塔頂兩某些構(gòu)成，其中塔底為加熱區(qū)，采用導熱油加熱方式;塔頂為冷卻區(qū)，采用循環(huán)水冷卻方式。精餾操作時精餾塔控制對產(chǎn)品質(zhì)量以及能源消耗等問題具備直接影響，如何應(yīng)對精餾段自動化控制問題始終以來都備受化工產(chǎn)業(yè)人員注重。在選取和設(shè)計精餾段控制方案時應(yīng)當依照精餾塔設(shè)備詳細構(gòu)造和原理進行研究。控制精餾塔不但可以保證產(chǎn)品質(zhì)量，還能控制能源消耗，提高化工產(chǎn)業(yè)回收率。溫度控制是精餾塔控制重要方面，也是提高精餾操作能力重要環(huán)節(jié)。精餾段溫度控制目是控制產(chǎn)品質(zhì)量，在精餾塔壓力恒定狀況下，串聯(lián)溫度控制系統(tǒng)可以依照溫度檢測點不同選取操作變量，可選取塔頂產(chǎn)品采出量或者回流量作為操縱變量，一旦精餾塔溫度發(fā)生變化，可以調(diào)節(jié)精餾塔回流量減輕干擾。始終以來，精餾塔溫度控制問題都是頗受關(guān)注化工生產(chǎn)問題，隨著精餾段溫度串聯(lián)控制系統(tǒng)浮現(xiàn)，其在當代化工領(lǐng)域應(yīng)用也逐漸廣泛，它能對某些影響精餾段溫度變量進行控制，通過改進控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力從而減輕干擾，以以便進行溫度控制。串聯(lián)系統(tǒng)具備更高能效性，可以滿足當代化工產(chǎn)業(yè)中精餾塔使用需求，以提高精餾塔產(chǎn)品質(zhì)量并減少能源消耗。要對精餾塔實行有效自動調(diào)節(jié)，必要一方面理解精餾塔控制目的，即控制規(guī)定。普通，精餾塔控制目的，應(yīng)當從質(zhì)量指標、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗這三個方面來進行考慮。(1)質(zhì)量指標既然精餾操作是為了將混合物分離為產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量指標就必要符合預定規(guī)定。這就是說，塔頂或塔底產(chǎn)品之一應(yīng)當保證合乎一定規(guī)格，而另一產(chǎn)品也應(yīng)當維持在規(guī)定范疇之內(nèi)?；蛘?，塔頂和塔底產(chǎn)品均應(yīng)保證一定純度規(guī)定。[11.黃永杰.精餾塔自動控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用閉，化工技術(shù)與開發(fā)，，41(1)：52-54.11.黃永杰.精餾塔自動控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用閉，化工技術(shù)與開發(fā)，，41(1)：52-54.對于本文所研究精餾塔屬于二元精餾塔，質(zhì)量指標規(guī)定就是要使頂部產(chǎn)品中輕組分含量和底部產(chǎn)品中重組分含量符合一定規(guī)格。在精餾塔操作中，使產(chǎn)品質(zhì)量合格顯然是重要。如果產(chǎn)品質(zhì)量不合格，它價值就遠遠低于合格產(chǎn)品價值。但決不是說質(zhì)量越高越好。由于經(jīng)常是這樣狀況，質(zhì)量超過規(guī)格，產(chǎn)品價格并不因而而增長，產(chǎn)量卻反而下降了，總價值也因而而下降了，同步操作成本也耗費得多。由此可見，除了要考慮使產(chǎn)品符合規(guī)格外，還應(yīng)考慮使產(chǎn)品不要太超過規(guī)格。也就是應(yīng)同步考慮產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗。(2)能量消耗規(guī)定精餾過程中消耗能量，重要是再沸器加熱量和冷凝器冷卻量消耗，此外塔和附屬設(shè)備及管線也要散失一某些能量。在一定純度規(guī)定下，提高產(chǎn)品回收率，必然要增長塔內(nèi)上升蒸氣量V而塔內(nèi)上升蒸氣量增長越多，意味著再沸器能量消耗要增長，然而，任何事物總是有一定限度，單位進料量能耗(可用塔內(nèi)上升蒸氣量V與進料量F之比V/F來表達)增長到一定數(shù)值后來，再繼續(xù)增長V/F，產(chǎn)品回收率就增長不多了。然而，單位產(chǎn)品能耗量最低并不等于單位產(chǎn)品成本最低。這是由于決定成本不但是能耗，尚有原料成本。在最低能量消耗時，由于回收率下降，使得單位產(chǎn)品所消耗原料增長了，有相稱數(shù)量產(chǎn)品組分轉(zhuǎn)移到另一種產(chǎn)品中去了。顯然，單位產(chǎn)品成本最低時能量消耗，應(yīng)當比單位產(chǎn)品能耗最低時能量消耗高某些。這時，盡管能量消耗不是最低，但由于回收率增長了，單位產(chǎn)品原料成本下降了，從而有也許使總單位產(chǎn)品成本最低。由此可見，在精餾操作中，質(zhì)量指標、產(chǎn)品回收率和能量消耗均是要控制目的。其中質(zhì)量指標是必要條件，在質(zhì)量指標一定前提下，應(yīng)在控制過程中使產(chǎn)品產(chǎn)量盡量高某些，同步能量消耗盡量低某些。（3）產(chǎn)品質(zhì)量指標控制產(chǎn)品質(zhì)量指標達到一定分離規(guī)定，雖然是精餾操作重要目的，但并不是唯一目的。另一種重要目的是產(chǎn)品產(chǎn)量，也就是產(chǎn)品回收率。在達到一定質(zhì)量指標規(guī)定前提下，得到盡量高產(chǎn)量，使產(chǎn)品回收率提高，顯然是有利。產(chǎn)品回收率定義為: （2.1）式中:P是產(chǎn)品量，F(xiàn)是進料量，是進料中組分濃度。式(2.1)并不包括產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)格，因而僅從式中并不能看出產(chǎn)品回收率與產(chǎn)品純度之間直接關(guān)系。產(chǎn)品純度與產(chǎn)品回收率之間關(guān)系還必要考慮能量因素才干最后擬定。由精餾原理可知，用精餾塔進行混合物分離是要消耗一定能量。要使分離所得產(chǎn)品純度越高和產(chǎn)量越多，所需能量就越大。在能耗一定狀況下，產(chǎn)品純度增長，必然會使產(chǎn)品回收率下降，從而使該產(chǎn)品經(jīng)濟收益下降，雖然另一產(chǎn)品產(chǎn)量可以增長，但在另一產(chǎn)品價格低于該產(chǎn)品狀況下，總經(jīng)濟收益也會下降。這也就闡明，在精餾操作中，重要產(chǎn)品質(zhì)量指標最佳恰是達到質(zhì)量規(guī)格規(guī)定。低于規(guī)定純度將使產(chǎn)品不合格，而超過純度規(guī)定也會減少產(chǎn)量。固然，剛好達到純度規(guī)定是不現(xiàn)實，但也不能使純度超過太多。2.2精餾塔溫度控制系統(tǒng)方案設(shè)計在擬定精餾塔控制方案之前，一方面要討論一下精餾塔被控變量選取，以及檢測點位置等問題。普通，精餾塔質(zhì)量指標選用有兩類:直接產(chǎn)品成分信號和間接溫度信號[12.Fileti,AnaMFrattini，SandraLCruz，JoaoAFRPereira.Controlstrategiesanalysisforabatchdistillationcolumnwithexperimentaltesting[J]，ChemicalEngineeringandProcessing，，39(2)：121一128.]12.Fileti,AnaMFrattini，SandraLCruz，JoaoAFRPereira.Controlstrategiesanalysisforabatchdistillationcolumnwithexperimentaltesting[J]，ChemicalEngineeringandProcessing，，39(2)：121一128.在有產(chǎn)品質(zhì)量指標反饋調(diào)節(jié)方案中，發(fā)展最早和最常用是用產(chǎn)品或塔板溫度作為間接質(zhì)量指標。溫度之因此可選作間接質(zhì)量指標，是由于就一種二元混合物來說，在一定壓力下，沸點和成分之間有著單值函數(shù)關(guān)系。因而，如果恒定了壓力，塔板溫度就間接反映了成分[13.孔祥波.精餾塔自動控制及應(yīng)用陰，吉林廣播電視大學學報，,8(7):73]13.孔祥波.精餾塔自動控制及應(yīng)用陰，吉林廣播電視大學學報，,8(7):73采用溫度作為間接質(zhì)量指標前提是塔壓恒定。因而，下述控制方案都以為塔壓己經(jīng)采用了定值控制系統(tǒng)。1、系統(tǒng)精餾段溫度控制以進料口為基準，進料口以上稱精餾段，進料口如下稱提餾段。精餾段溫度控制以精餾段產(chǎn)品質(zhì)量為控制目的，依照溫度檢測點位置不同，有塔頂溫度控制、敏捷板溫度控制和中溫控制等類型。操縱變量可選取回流量L或塔頂采出量D。也可將塔釜采出量B作為操縱變量。采用塔頂溫度作為被控變量，可以直接反映產(chǎn)品質(zhì)量，但因鄰近塔頂處塔板之間溫度差很小，該控制方案對溫度檢測裝置提出較高規(guī)定，例如高精準度、高敏捷度等。此外，產(chǎn)品中雜質(zhì)影響產(chǎn)品沸點，導致對溫度擾動，因而，采用塔頂溫度控制塔頂產(chǎn)品質(zhì)量控制方案很少被采用，重要是用于石油產(chǎn)品按沸點粗級切割餾分解決場合。采用精餾段溫度控制場合是:(1)對塔頂產(chǎn)品成分規(guī)定比對塔底產(chǎn)品成分規(guī)定嚴格。(2)所有為氣相進料。(3)塔底或提餾段溫度不能較好反映組分變化，即組分變化時，提餾段塔板溫度變化不明顯，或進料具有比塔底產(chǎn)品更重影響溫度和成分關(guān)系重雜質(zhì)。2、系統(tǒng)提餾段溫度控制提餾段溫度控制以提餾段產(chǎn)品質(zhì)量為控制目的，依照溫度檢測點位置可分為塔底溫度、敏捷板溫度和中溫控制等。操縱變量可選取再沸器加熱蒸氣量V或塔底采出量B。也可將塔頂采出量D作為操縱變量。控制方略與精餾段溫度控制類似。采用提餾段溫度控制場合是:（1)對塔底產(chǎn)品成分規(guī)定比對塔頂產(chǎn)品成分規(guī)定嚴格。（2)所有為液相進料。（3)塔頂或精餾段溫度不能較好反映組分變化，即組分變化時，精餾段塔板溫度變化不明顯，或進料具有比塔頂產(chǎn)品更輕影響溫度和成分關(guān)系輕雜質(zhì)。（4)采用回流控制時，回流量較大，它微小變化對產(chǎn)品成分影響不明顯，而較大變化又會影響精餾塔平穩(wěn)操作場合。綜上所述，依照約束條件和生產(chǎn)實際需求，本文采用精餾段溫度控制方案，運用精餾段敏捷板溫度作為被控變量，通過調(diào)節(jié)回流流量來達到控制精餾段溫度目，下面咱們詳細討論精餾段溫度控制實現(xiàn)方式。通過系統(tǒng)工藝流程圖可以設(shè)立出精餾段溫度串級控制系統(tǒng)構(gòu)造圖如下圖2-2所示，它由兩個閉合回路構(gòu)成，副環(huán)是一種流量回路，也可稱為流量環(huán)，主環(huán)是精餾段溫度回路。流量環(huán)中對象事實上是一種關(guān)于閥門和液體管路傳遞函數(shù)模型，可以當作是典型慣性環(huán)節(jié)，外環(huán)中溫度對象則是一種一階慣性純滯后傳遞函數(shù)對象。此外，圖中執(zhí)行機構(gòu)使用是電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)裝置。圖2-2系統(tǒng)構(gòu)造框圖雖然串級系統(tǒng)只比單回路系統(tǒng)多了一種回路，但是實踐證明對于相似干擾，串級系統(tǒng)控制質(zhì)量要遠遠優(yōu)于簡樸控制系統(tǒng)，下面咱們將簡介精餾段溫度串級系統(tǒng)某些重要特點[14.方康玲.過程控制系統(tǒng)[Ml，武漢:武漢理工大學出版社，37-41.]14.方康玲.過程控制系統(tǒng)[Ml，武漢:武漢理工大學出版社，37-41.(1)串級系統(tǒng)由于副回路存在，其工作頻率會高于單回路系統(tǒng)，這樣過渡過程振蕩周期減小，在衰減系數(shù)相似條件下，調(diào)節(jié)時間就縮短了，系統(tǒng)迅速性得到提高，系統(tǒng)控制品質(zhì)就得到了改進。當副控制器放大系數(shù)整定得越大，改進效果就越明顯。（2）在溫度串級控制系統(tǒng)中，如果浮現(xiàn)了二次干擾狀況，其抗干擾能力要強于同等條件下單回路控制系統(tǒng)。對于一次干擾，串級系統(tǒng)抗干擾能力相比單回路系統(tǒng)也有一定提高，其因素在于副回路減小了對象時間常數(shù)，從而使主回路控制通道縮短，因此串級系統(tǒng)克服一次干擾就會比單回路系統(tǒng)更及時，其抗干擾能力自然就會有所提高。（3）串級控制系統(tǒng)對負荷變化有一定自適應(yīng)能力。簡樸控制系統(tǒng)控制參數(shù)都是在一定負荷下，按照一定控制規(guī)定整定，如果負荷變化超過一定范疇，其控制器參數(shù)就不再合用了，但是在實際生產(chǎn)過程中，負荷變化會較為明顯，顯然單回路系統(tǒng)就不太合用了。有效辦法就是采用串級系統(tǒng)，將具備較大非線性那某些對象涉及在副回路中，這樣主控制器就可以按照負荷變化，調(diào)節(jié)副控制器設(shè)定值，就可以保證在負荷發(fā)生變化時，控制系統(tǒng)控制質(zhì)量依然較好。2.3系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.3.1系統(tǒng)控制器選取依照控制系統(tǒng)需要可以做系統(tǒng)控制器有：單片機、PLC、工控機?？梢砸勒毡鞠到y(tǒng)設(shè)計需求對以上控制器進行方案論證，選取適合本系統(tǒng)控制器。方案一：運用PLC作為控制器PLC是一種十分常用電子數(shù)據(jù)控制程序，是工業(yè)自動化系統(tǒng)中必備基本基于PLC技術(shù)電氣控制系統(tǒng)，重要存在兩個方面問題，分別為:控制出設(shè)備，它在工業(yè)控制系統(tǒng)和人們尋常生活中發(fā)揮著重要作用。PLC憑借著自身優(yōu)勢，在各種領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，特別是在電氣控制技術(shù)中應(yīng)用品有重要意義。PLC技術(shù)在電氣控制技術(shù)中應(yīng)用，有效地提高了電氣控制技術(shù)質(zhì)量。PLC技術(shù)是一種復合型技術(shù)，它攘括了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和自動控制技術(shù)。PLC技術(shù)工作過程是在計算機硬件上進行，其工作過程重要涉及如下幾種環(huán)節(jié):第一、即時收集信息并進行輸人。通過控制系統(tǒng)控制，預編好指令由軟件程序輸人到既定區(qū)域內(nèi)，并進行掃描，同步對輸人區(qū)域運營狀態(tài)進行判斷。第二、依照特定功能執(zhí)行程序。將顧客控制系統(tǒng)中設(shè)定指令作為出發(fā)點，進行全面掃面，并對指令和現(xiàn)場運營狀態(tài)進行即時運算和分析。第三、信號記錄和輸出。將指令和現(xiàn)場運營狀態(tài)運算分析成果輸人到中心控制器，當主機輸出點發(fā)出有效響應(yīng)時，設(shè)備功能開始發(fā)揮作用。在實際操作中，工作流程普通需要持續(xù)不間斷地重復運營以上流程，以達到周期工作和循環(huán)工作目。方案二：運用工控機作為控制器隨著信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域使用大批量工控機已是很普遍。這些工控機借助網(wǎng)絡(luò)互相通訊。隨著計算機數(shù)量不斷增長，系統(tǒng)維護任務(wù)也隨之加重。一方面，多臺機器軟件安裝會耗費很長時間，另一方面，由于計算機病毒不斷蔓延和也許浮現(xiàn)人為惡意破壞，系統(tǒng)崩潰頻率越來越高。系統(tǒng)崩潰最佳解決辦法就是重新安裝系統(tǒng)，而安裝系統(tǒng)則是冗長枯燥工作，且不說一種Windows需要很長時間才干裝完，并且安裝好系統(tǒng)之后還要添加顧客軟件及各種硬件驅(qū)動程序。工控機特點：（1）系統(tǒng)綜合運用了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)、自動化技術(shù)，實現(xiàn)了生產(chǎn)工序智能自動管理。詳細體當前:一方面，生產(chǎn)過程全自動化，操作人員在主控機上設(shè)立生產(chǎn)參數(shù)、下達生產(chǎn)指令后，主控機自動分析生產(chǎn)參數(shù)，生成相應(yīng)分級控制指令，下達給各子系統(tǒng)。在主控機管理與調(diào)度下，整個生產(chǎn)線無人干預地全自動運營。另一方面，故障解決自動化。自動檢測設(shè)備故障;多數(shù)故障可在線自動啟用備用設(shè)備，以避免停工;少數(shù)需人工干預故障，自動報警(語音、屏幕提示)、手機短信告知。（2）整套系統(tǒng)分為主機控模塊、切割模塊、編運模塊、碼坯模塊等。各模塊間保持高度獨立性，通過原則接口互相通信，便于對各模塊進行單獨管理、升級與維護，也簡化了設(shè)備安裝調(diào)試工序。（3）系統(tǒng)構(gòu)造中，現(xiàn)場級與工廠管理級構(gòu)成局域網(wǎng)，實現(xiàn)系統(tǒng)集中控制、監(jiān)視及調(diào)度。并且制造商通過VPN與客戶設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，技術(shù)人員可遠程調(diào)取客戶設(shè)備上設(shè)備運營日記、配備參數(shù)等技術(shù)文獻，對客戶設(shè)備進行遠程維護。方案三：運用單片機作為控制器依照當前國內(nèi)單片機使用狀況來看，單片機普通是單片微型計算機簡稱，它將RAM，CPU，ROM，I/0接口和中斷系統(tǒng)等各種部件集中到一起，構(gòu)成一種一體器件，體積非常小，便于攜帶，并且，功能非常強大，通過外加電源和品，振共同作用，可以非常輕松、快捷對數(shù)字信息進行有效解決和控制，及時完畢有關(guān)操作。因而，當代化建設(shè)中，單片機在當代工業(yè)溫度測量和控制中得到廣泛應(yīng)用，大大提高公司經(jīng)濟效益。在高科技信息技術(shù)領(lǐng)域中，單片微型計算機是由超大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展而來，具備體積嬌小、功能強大和性價比較高等長處，在實際生產(chǎn)過程中應(yīng)用，重要是用于改進勞動和生產(chǎn)條件，提高能源有效運用率，防止生產(chǎn)過程中設(shè)備儀器發(fā)生意外事故，達到節(jié)能目以獲得更好經(jīng)濟效益。隨著近些年來國內(nèi)經(jīng)濟水平飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，再加上各項新技術(shù)、新工藝水平持續(xù)進步，單片機技術(shù)在電氣傳動系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)得到了越來越多推廣，甚至從某種意義上來說，其已成為電氣傳動系統(tǒng)核心所在和主流發(fā)展趨勢。而所謂單片機技術(shù)在電氣傳動系統(tǒng)應(yīng)用，普通指就是通過單片機技術(shù)嵌入特點，從而使得電氣傳動系統(tǒng)諸多性能都從一定限度上得到質(zhì)提高，并以此來進一步推動電氣傳動系統(tǒng)高可靠性、高應(yīng)用性和高集成性等方面發(fā)展。特別是這些年來，由于電氣傳動系統(tǒng)顧客規(guī)定和需求水平越來越高，單片機技術(shù)在電氣傳動系統(tǒng)應(yīng)用在國內(nèi)展開了跨越式健康有序發(fā)展。同步，這種綜合了可靠與集成乃至系統(tǒng)構(gòu)造優(yōu)化配備于一體電氣傳動系統(tǒng)模式，不但給顧客帶來了舒服安全與節(jié)能高效實用效果，并且還可以從最大限度上滿足廣大顧客各種不同規(guī)定及其個性化需求。由此可見，單片機技術(shù)在電氣傳動系統(tǒng)中應(yīng)用與推廣，同步也對電氣傳動系統(tǒng)診斷與監(jiān)控提出了更高規(guī)定，從而使得微型計算機作用更加凸顯，已經(jīng)成為了電氣傳動系統(tǒng)當中對數(shù)據(jù)信息進行有效監(jiān)控與科學解決一項無可取代辦法。綜上所述，依照本系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定選取方案三來實現(xiàn)精餾塔溫度控制。2.3.2系統(tǒng)檢測元件選取依照系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定及控制構(gòu)造圖，需要檢測精餾塔溫度，可以進行溫度檢測原件有：熱電阻、熱電偶、AD590等。對以上檢測原件進行方案論證如下：方案一：運用熱電阻作為檢測元件熱電阻傳感器簡稱熱電阻。慣用熱電阻材料有鉑、銅、鎳、鐵等，它具備高溫度系數(shù)、高電阻率、化學、物理性能穩(wěn)定、良好線性輸出特性等川，慣用熱電阻如CU50,Pt100等。當Pt100在0℃時阻值為100，隨著溫度上升，Pt100阻值是成線性增長。在發(fā)動機控制中，換算轉(zhuǎn)速精確依賴于T1進氣溫度精確測量，燃氣溫度精確測量對控制發(fā)動機狀態(tài)有直接影響，甚至導致誤保護，導致發(fā)動機停車等嚴重錯誤。熱電阻傳感器具備測溫范疇大、精確度高、性能穩(wěn)定、重復性好等特點，是一種比較抱負溫度檢測元件，在航空發(fā)動機上被廣泛應(yīng)用，重要用在對大氣溫度、燃滑油溫度采集中。熱電阻接線與熱電偶不同，熱電阻接線不分正負極，它接線方式重要有3種:兩線制、三線制、四線制。在熱電阻兩端各連接一根導線來引出電阻信號方式叫二線制，這種引線辦法很簡樸，但由于連接導線必然存在引線電阻r,r大小與導線材質(zhì)和長度因素關(guān)于，因而這種引線方式只合用于測量精度較低狀況。三線制是在熱電阻一端引一根導線，此外一端引出兩根導線。四線制就是電阻兩端都各引出兩根導線。三線制和四線制都能較好消除引線電阻影響，當前應(yīng)用最多是三線制。熱電阻也要與配套顯示儀表一起使用，顯示儀表型號要與熱電阻型號相應(yīng)否則也會浮現(xiàn)實際溫度和顯示溫度誤差大現(xiàn)象。方案二：運用AD590作為檢測元件AD590集成電路溫度傳感器是由美國Analog-Devices公司運用PN結(jié)正向電流與溫度關(guān)系研制開發(fā)電流輸出型兩端溫度傳感器，圖2.3.1AD590傳感器內(nèi)部電路圖。它兼有集成恒流源和集成溫度傳感器特點，具備線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、敏捷度高、無需補償、動態(tài)阻抗高、抗干擾能力強和可遠距離測溫等長處[15.王永剛，曹學成，高峰，等.大學物理實驗[M].北京:中華人民共和國農(nóng)業(yè)出版社；199-205附錄一某些程序清單15.王永剛，曹學成，高峰，等.大學物理實驗[M].北京:中華人民共和國農(nóng)業(yè)出版社；199-205附錄一某些程序清單1、中值濾波子程序為：//函數(shù)名：MiddleFilter//入口參數(shù)：N-采樣值個數(shù)，*X-采樣值數(shù)組首地址//描述：按冒泡法排序采樣值；最小值放在最前面，最大值放到最背面//采樣值放在以X為首地址數(shù)據(jù)中doubleMiddleFilter(double*X,intN){inti,j;doublet; //定義暫時中間變量for(i=0;i<=N-1;i++) //N-1此循環(huán)for(j=0;j<N-1-I;j++)if(*(X+j)>*(X+j+1)) //如果前一種數(shù)不不大于后一種數(shù)，則互相互換數(shù)值{t=*(X+j);*(X+j)=*(X+j+1);*(X+j+1)=t;}return*(X+(N-1)/2); //返回中間值}LED數(shù)碼管顯示子程序//將數(shù)據(jù)（BCD碼）轉(zhuǎn)換成LED顯示碼，送給顯示，串行輸出，經(jīng)74HC595送給數(shù)碼管顯示。#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintSbitled595_data1=p3^6;Sbitled595_clka1=p3^4;Sbitled595_clkb1=p3^5;Sbitled595_oe1=p0^0;SbitACC7=ACC^7;Voidled_zhcx()；//BCD碼轉(zhuǎn)換成LED顯示碼//LED顯示碼0123456789UcharcodeTable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf};Voidmain(){Uchara；//顯示數(shù)據(jù)Uchari；A=1；//顯示數(shù)據(jù)ACC=table1[a];Led595_clka1=0;For(i=8;i>0;i--){Led595_data1=ACC7；Led595_clka1=1；//產(chǎn)生上升沿串行輸入數(shù)據(jù)（移動脈沖）（第一級）Led595_clka1=0;ACC=ACC<<1；//左移一位}Led595_clkb1=0;Led595_clkb1=1；//產(chǎn)生上升沿串行輸出數(shù)據(jù)（移動脈沖）（第二級觸發(fā)輸出數(shù)據(jù)）Led595_oel=0；//輸出數(shù)據(jù)（第三級）While（1）；}附錄二系統(tǒng)原理圖AD590集成電路溫度傳感器重要參數(shù)如下:工作溫度:-55℃~150℃;工作電壓:4V~30V;輸出電阻:710M;輸出電流與溫度關(guān)系:，其中(1uA/℃)，T和t分別表達開爾文溫度和攝氏溫度，(零攝氏度電流值);電流與溫度成線性關(guān)系，每增長1K(1℃)電流增長1uA。AD590有許多重要特性，如流過器件電流(mA)等于器件所處環(huán)境熱力學溫度(K)度數(shù)，因而轉(zhuǎn)換以便;測溫范疇為-55℃~+150℃，因而非常適應(yīng)普通測溫規(guī)定;輸出電阻達到700M,可以不用考慮接口電路阻抗影響;電源電壓范疇為4V~30V，因而對電源規(guī)定比較低，器件反接也不會損壞;測量精度高，非線性誤差為0.3℃AD590工作原理核心是輸出電流跟隨溫度同步同量變化，以絕對零度（-273℃）為基準，每增長1℃，輸出電流就會增長1uA。因而在室溫25℃(273+25=298K)時，其輸出電流=298uA為了測量以便，普通測量AD590負載電阻輸出電壓，若負載電阻l0k，測量V0時，沒有分出任何電流，則V0為2.98V。注意負載電阻R不能獲得太大，以保證AD590兩端電壓不低于4V,AD590輸出電流信號傳播距離可達到1km以上。AD590有各種型號，普通后來綴I，J，K，L,M等來區(qū)別，其中AD590L和AD590M普通用于精密溫度測量電路。方案三：運用熱電偶作為檢測元件熱電偶是溫度側(cè)量儀表中慣用測溫元件.是由兩種不同成分導體兩端接合而成(普通是焊接成)回路，當兩接合點溫度不同步，就會產(chǎn)生熱電動勢，從而在回路內(nèi)產(chǎn)生電流。當熱電偶與參比端顯示儀表連接成回路時，顯示儀表將會批示出熱電偶產(chǎn)生熱電勢所相應(yīng)溫度值。熱電偶熱電動勢將隨著測量端溫度升高而增長，它大小只與熱電偶材料和兩端溫度關(guān)于，與熱電偶長度、直徑無關(guān)。各種熱電偶外形常因需要而不相似，但是它們基本構(gòu)造卻大體相似，普通由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等重要某些構(gòu)成.某些型號還帶有補償導線。慣用熱電偶分為S型,K型.E型,J型。熱電偶普通和顯示儀表，記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。熱電偶在工業(yè)生產(chǎn)中普通應(yīng)用干中高溫領(lǐng)域，E型熱電偶可以使用到800℃,K型熱電偶可以使用到1300℃。S型熱電偶可以使用到1600℃。熱電阻普通使用在中低溫，很少有超過400℃。慣用熱電偶種類有裝配熱電偶、愷裝熱電偶、端面熱電偶、壓簧固定熱電偶。慣用熱電阻有精通型熱電阻、愷裝熱電阻、端面熱電阻、隔爆熱電阻。這兩種工具都可以廣泛應(yīng)用于公司生產(chǎn)中溫度測量，依照實際使用規(guī)定來選取不同型號電阻。熱電偶普通由接頭處引出兩根導線連接顯示儀表，因其構(gòu)造簡樸往往被以為是“熱電偶兩根線接上即可”。其實并非如此，熱電偶雖然簡樸，但安裝起來卻不簡樸。熱電偶感受溫度某些是偶身末端，其末端一定要放置在所測量溫場中心位置，因此選購熱電偶時一定要依照所測量溫場大小選取適當長度熱電偶，以免導致溫度測量誤差。熱電偶安裝連接時候一定要注意，其導線是分正負極，如果接反會導致顯示成果錯誤溢出，但往往接反了線在設(shè)備不運營升溫狀況下不容易看出，由于接反和接正線路在室溫狀況下都會顯示是正常溫度，要想檢查與否連接對的，最佳是在安裝連接好熱電偶后來，稍微給設(shè)備加溫運營一下，依照儀表顯示與否正常做出判斷(若接反數(shù)字會慢慢減少浮現(xiàn)負值溢出)。除了注意導線外，若測量時，冷端(環(huán)境)溫度變化，將嚴重影響測量精確性。由于冷端溫度變化導致影響，在冷端采用一定辦法補償，這稱為熱電偶冷端補償。熱電偶冷端補償計算辦法:從毫伏到溫度。測量冷端溫度，換算為相應(yīng)毫伏值，與熱電偶毫伏值相加，換算出溫度。從溫度到毫伏。測量出實際溫度與冷端溫度，分別換算為毫伏值，相減后得出毫伏值，即得溫度選用補償導線應(yīng)符合相應(yīng)熱電偶型號。熱電偶所接顯示儀表與熱電偶型號是一一相應(yīng)，如果接錯了會導致顯示溫度與實際溫度相差很遠.給生產(chǎn)導致不必要損失。熱電偶和熱電阻都是直接接觸被測量介質(zhì)測溫元件，當代工業(yè)里諸多介質(zhì)都是高溫、高酸、高堿性，熱電偶和熱電阻難免會受到介質(zhì)腐蝕，這就規(guī)定使用者必要經(jīng)常觀測熱電偶或熱電阻使用狀況，發(fā)現(xiàn)其外形發(fā)生大變化或測量數(shù)值浮現(xiàn)大波動時，要及時拆除更換。為了增長熱電偶和熱電阻使用壽命，減少公司成本，必要針對使用環(huán)境規(guī)定選取適當型號。使其使用溫度與被測量溫度范疇盡量吻合。例如，s型熱電偶和K型熱電偶都可以使用在左右，但由于S型可以耐受更高溫度，則在使用S型熱電偶可以獲得更長使用壽命。依照本系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定，本設(shè)計選取方案三來實現(xiàn)精餾塔溫度檢測。2.3.3系統(tǒng)輸入通道方案選取1、A/D轉(zhuǎn)換器簡介依照本系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定運用熱電偶檢測精餾塔溫度，得到是模仿信號而單片機只能接受數(shù)字信號因此需要設(shè)立A/D轉(zhuǎn)換器。所謂A/D轉(zhuǎn)換器是把通過與原則量（或參照量）比較解決后模仿量轉(zhuǎn)換成以二進制數(shù)值表達離散信號轉(zhuǎn)換器，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)飛速發(fā)展，A/D轉(zhuǎn)換器新設(shè)計思想和制造技術(shù)層出不窮。模數(shù)轉(zhuǎn)換器最重要參數(shù)是轉(zhuǎn)換精度，通慣用輸出數(shù)字信號位數(shù)多少表達。轉(zhuǎn)換器可以精確輸出數(shù)字信號位數(shù)越多，表達轉(zhuǎn)換器可以辨別輸入信號能力越強，轉(zhuǎn)換器性能也就越好。A/D轉(zhuǎn)換普通要通過采樣、保持、量化及編碼4個過程。在實際電路中，有些過程是合并進行，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過程中是同步實現(xiàn)。2、A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)擬定擬定A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)（字長），運用輸入信號動態(tài)范疇擬定字長。（2.2）（2.2） 式中為A/D轉(zhuǎn)換器字長，λ為轉(zhuǎn)換當量，則動態(tài)范疇為（2.3）因而，A/D轉(zhuǎn)換器字長應(yīng)為（2.4）依照本系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)規(guī)定本系統(tǒng)采用8位A/D轉(zhuǎn)換器。3、系統(tǒng)輸入通道數(shù)擬定模仿量輸入通道任務(wù)就是把傳感器檢測并轉(zhuǎn)化模仿電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再通過接口送入計算機系統(tǒng)中。考慮到信號在傳送及類型轉(zhuǎn)換過程中，也許會受到干擾影響，因而，在模仿量輸入通道中，需要時也許會加入某些用于抗干擾隔離電路。由于A/D轉(zhuǎn)換器是模仿量輸入通道中核心器件，也是必不可少部件，因此模仿量輸入通道，有時又被稱為A/D通道。綜上，本系統(tǒng)模仿量輸入通道數(shù)依照采集信號路數(shù)來來擬定，本系統(tǒng)需要采集信號為溫度和流量兩路信號，因此有兩路輸入通道。2.3.4系統(tǒng)輸出通道方案選取1、系統(tǒng)執(zhí)行元件選取依照工藝和控制規(guī)定本系統(tǒng)選取電動調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行機構(gòu)。電動調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動化過程控制中重要執(zhí)行單元儀表。隨著工業(yè)領(lǐng)域自動化限度越來越高，正被越來越多應(yīng)用在各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。與老式氣動調(diào)節(jié)閥相比具備明顯長處:電動調(diào)節(jié)閥節(jié)能(只在工作時才消耗電能)，環(huán)保(無碳排放)，安裝快捷以便(無需復雜氣動管路和氣泵工作站)。閥門按其所配執(zhí)行機構(gòu)使用動力，按其功能和特性分為線性特性，等比例特性及拋物線特性三種。電動調(diào)節(jié)閥由電動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥連接組合后通過機械連接裝配、調(diào)試安裝構(gòu)成電動調(diào)節(jié)閥。詳細性能指標在硬件設(shè)計中將會體現(xiàn)出來。在精餾塔溫度控制系統(tǒng)中電動調(diào)節(jié)閥重要是通過控制流量來調(diào)節(jié)溫度范疇從而實現(xiàn)對精餾塔溫度控制。2、系統(tǒng)D/A轉(zhuǎn)換器選取依照本系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定，在輸出通道中單片機輸出是數(shù)字信號而電動調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行機構(gòu)接受是模仿信號，因此在輸出通道中需要加入D/A轉(zhuǎn)換器。所謂D/A轉(zhuǎn)換是一種將二進制數(shù)字量形式離散信號轉(zhuǎn)換成以原則量（或參照量）為基準模仿量轉(zhuǎn)換器，又稱D/A轉(zhuǎn)換器，簡稱DAC。D/A轉(zhuǎn)換器輸出普通都通過功率放大器推動執(zhí)行機構(gòu)。設(shè)執(zhí)行機構(gòu)最大輸入值為，最小輸入值為，敏捷度為λ，可得D/A轉(zhuǎn)換器字長（2.5）即D/A轉(zhuǎn)換器輸出應(yīng)滿足執(zhí)行機構(gòu)動態(tài)范疇規(guī)定。8位D/A轉(zhuǎn)換器可以滿足普通工程規(guī)定精度，因而用最多。在精餾塔溫度控制系統(tǒng)輸出通道中就是把單片機機輸出運算成果（數(shù)字量）轉(zhuǎn)換成模仿電壓或電流，并輸出給相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)電動調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)所規(guī)定控制目。因此只需設(shè)立一道輸出通道即可。2.3.5系統(tǒng)外圍接口設(shè)備選取1、系統(tǒng)顯示屏選取可以做系統(tǒng)顯示屏有：LED、LCD、CRT等，就以上顯示屏進行方案論證：方案一：運用LCD液晶顯示屏作為系統(tǒng)顯示屏LCD液晶顯示屏是一種采用液晶為材料顯示屏。液晶是介于固態(tài)和液態(tài)間有機化合物。將其加熱會變成透明液態(tài)，冷卻后會變成結(jié)晶混濁固態(tài)。在電場作用下，液晶分子會發(fā)生排列上變化，從而影響通過其光線變化，這種光線變化通過偏光片作用可以體現(xiàn)為明暗變化。就這樣，人們通過對電場控制最后控制了光線明暗變化，從而達到顯示圖像目。依照液晶分子排布方式，常用液晶顯示屏分為：窄視角TN-LCD，STN-LCD，DSTN-LCD；寬視角IPS，VA，F(xiàn)FS等。LCD顯示屏尺寸是指液晶面板對角線尺寸，以英寸單位(1英寸=2.54cm)，當前主流有15英寸、17英寸、19英寸、21.5英寸、22.1英寸、23英寸、24英寸等。LCD是一種介于固態(tài)與液態(tài)之間物質(zhì)，自身是不能發(fā)光，需借助要額外光源才行。因而，燈管數(shù)目關(guān)系著液晶顯示屏亮度。方案二：運用CRT顯示屏作為系統(tǒng)顯示屏CRT顯示屏學名為"陰極射線顯像管"，是一種使用陰極射線管顯示屏。重要有五某些構(gòu)成:電子槍，偏轉(zhuǎn)線圈，蔭罩，高壓石墨電極和熒光粉涂層及玻璃外殼。它是應(yīng)用最廣泛顯示屏之一，CRT純平顯示屏具備可視角度大、無壞點、色彩還原度高、色度均勻、可調(diào)節(jié)多辨別率模式、響應(yīng)時間極短等LCD顯示屏難以超過長處，并且價格更便宜。CRT顯示屏屏幕場頻要達到75Hz以上人眼才不易浮現(xiàn)閃爍感，但長時間注視必然會讓眼睛感到很累。方案三：運用LED數(shù)碼管顯示屏作為系統(tǒng)顯示屏LED數(shù)碼管顯示屏，是一種通過控制半導體發(fā)光二極管顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息顯示屏幕。LED數(shù)碼管顯示屏集微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息解決于一體，以其色彩鮮艷、動態(tài)范疇廣、亮度高、清晰度高、工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊、色彩艷麗和工作穩(wěn)定可靠等長處，成為最具優(yōu)勢新一代顯示媒體，當前，LED顯示屏已廣泛應(yīng)用于大型廣場、商業(yè)廣告、體育場館、信息傳播、新聞發(fā)布、證券交易等，可以滿足不同環(huán)境需要。綜上所述，LED數(shù)碼管顯示屏與LCD液晶顯示屏CRT顯示屏相比，LED在亮度、功耗、可視角度和刷新速率等方面，都更具優(yōu)勢。LED與LCD功耗比大概為1:10，并且更高刷新速率使得LED在視頻方面有更好性能體現(xiàn)，能提供寬達160°視角，可以顯示各種文字、數(shù)字、彩色圖像及動畫信息，也可以播放電視、錄像、VCD、DVD等彩色視頻信號，多幅顯示屏還可以進行聯(lián)網(wǎng)播出。有機LED顯示屏單個元素反映速度是LCD液晶屏1000倍，在強光下也可以照看不誤，并且適應(yīng)零下40度低溫。因此，依照本系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定選取方案三。2、系統(tǒng)鍵盤選取可以做系統(tǒng)鍵盤有獨立式按鍵、矩陣式按鍵等，就這兩種方案進行論證。方案一：運用矩陣式按鍵作為系統(tǒng)鍵盤在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口占用，普通將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一種按鍵加以連接。這樣，一種端口(如P1口)就可以構(gòu)成4*4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多余了一倍，并且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，例如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵鍵盤，而直接用端口線則只能多余一鍵(9鍵)。由此可見，在需要鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理。方案二：運用獨立式按鍵作為系統(tǒng)按鍵在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，通過按鍵實現(xiàn)控制功能和數(shù)據(jù)輸入時非常普遍。普通在所需按鍵不多時，系統(tǒng)常采用獨立式按鍵。所謂獨立式按鍵是指直接用I/O口線構(gòu)成單個按鍵電路。每個按鍵單獨占有一根I/O口線，且其工作狀態(tài)不會影響其她I/O口線工作狀態(tài)。這種按鍵電路配備靈活，軟件構(gòu)造簡樸。綜上，依照本系統(tǒng)設(shè)計需求，在精餾塔溫度控制系統(tǒng)中只需設(shè)立開始按鍵、擬定按鍵、增長按鍵、減小按鍵所設(shè)立按鍵數(shù)目較少。因此選取方案二。通過以上方案論證，可以得到系統(tǒng)整體硬件構(gòu)造圖如下圖2-3所示圖2-3系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖由上圖2-3可以看出精餾塔溫度控制系統(tǒng)重要由主機、溫度檢測裝置、流量控制裝置、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行機構(gòu)及輔助電路構(gòu)成。系統(tǒng)主機選用單片機作為控制器，再依照控制規(guī)定，選取PID控制算法對精餾塔溫度進行控制。本系統(tǒng)系統(tǒng)采用熱電偶作為測溫元件，經(jīng)信號調(diào)理電路及A/D轉(zhuǎn)換電路對測得信號進行解決，得到單片機可以接受數(shù)字信號，再把解決過信號送入單片機與給定值比較，經(jīng)PID控制算法計算后輸出控制量，同步經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路對輸出控制量進行解決，得到模仿量信號送入電動調(diào)節(jié)閥進行對精餾塔溫度控制，使精餾塔溫度達到預期值。本系統(tǒng)還具備報警、按鍵輸入及顯示等功能。第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1系統(tǒng)控制單元電路設(shè)計依照系統(tǒng)總體方案設(shè)計，本系統(tǒng)采用單片機作為控制器。AT89C51具備4k字節(jié)Flash閃速存儲器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）低電壓、高性能CMOS8位微解決器，俗稱單片機，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個16位定期/計數(shù)器，一種5向量兩級中斷構(gòu)造，一種全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同步，AT89C51可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU工作，但容許RAM，定期/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一種硬件復位。AT89C51單片機為諸多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高并且價廉方案。3.1.1引腳特性如下圖3-1所示為AT89C51引腳圖圖3-1AT89C51引腳圖管腳闡明：

VCC：供電電壓。

GND：接地。

P0口：P0口為一種8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸取8TTL門電流。當P1口管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0可以用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址第八位。在FIASH編程時，P0

口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必要被拉高。

P1口：P1口是一種內(nèi)部提供上拉電阻8位