1 设计任务
液氨蒸发器采用出口产品温度为主被控变量，加热蒸汽流量为副被控变量。主、副对象的传递函数分别为：
011()(201)(301)G s s s =
++， 0.1021
()0.21s
G s e s -=+
主、副扰动通道的传递函数分别为：
11
()0.21f G s s =
+， 2()1f G s =
试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统。 设计要求如下：
（1）分别进行控制方案设计，给出相应的闭环系统原理图； （2）对设计的控制系统进行仿真，整定控制器参数；
（3）给出系统的跟踪性能和抗干扰性能仿真，包括一次扰动和二次扰动； （4）对不同控制方案对系统的影响做对比分析。
2 整体方案设计
2.1 单回路控制变量的选择
对于被控量和操作量选择的原则，其中，被控量选择的原则是能直接反映生产过程中产品产量和质量，选择的结果直接影响生产，因此此设计的被控量是温度。操纵量是克服扰动影响、使系统重新恢复平稳运行的积极因素，应该遵循快速有效的克服干扰的原则去选择操纵量，因此此设计的操纵量是加热蒸汽流量。
2.2 串级控制系统的选择
串级控制系统选择主变量时要遵循以下原则：在条件许可的情况下，首先应尽量选择能直接反应控制目的的参数为主变量；其次要选择与控制目的有某种单值对应关系的间接单数作为主变量；所选的主变量必须有足够的变化灵敏度。 故在本系统中选择出口产品温度作为主变量。副回路的设计质量是保证发挥串级系统优点的关键。副变量的选择应遵循以下原则：应使主要干扰和更多的干扰落入副回路；应使主、副对象的时间常数匹配；应考虑工艺上的合理性、可能性和经
济型。故选择本系统中的加热蒸汽流量为副变量。又因为外环是主回路，内环是副回路，所以温度调控是主回路。
2.3 控制器的选择
PID控制器的参数整定是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。在串级控制系统中，由于对副回路没有太大的要求，所以只需要有比例环节即可（即P为常数，I=0）。而对于要求较高的主回路，由于主变量一般不得有偏差，所以主回路一般由比例微分控制（P,I均为常数）。
3 系统仿真与参数整定
3.1 单回路系统的仿真与参数整定
针对设计要求，单回路前向通道中含有主、副控制器及扰动，而调节器一般位于扰动的前面，所以PID调节器在最前面。设计中副被控变量为加热蒸汽流量，所以其作为反馈作用于输入端
调节器副控制器主控制
器
扰动2 扰动1
蒸汽流量测量
图3-1-1单回路控制系统方框图
由方框图对应得到系统仿真图
图3-1-2 单回路控制系统simulink仿真图
仿真整定过程：
首先将PID的参数设置为仅存在比例调节，变换不同的P值以达到期望的效果。
图3-1-3
P=1,I=0，无扰动信号
图3-1-4
P=3,I=0，无扰动信号
图3-1-5
P=5,I=0，无扰动信号
图3-1-6 P=7，I=0，无扰动信号
上面四幅图片可得当P越大时，超调量越大，稳定性下降。但是震荡频率加快，响应时间变短。为了保持系统原来的衰减率，PI调节器比例带必须适当加大。又因为要使PI调节在稍微牺牲控制系统的动态品质以换取较好的稳态性能，所以P值不应过大，因此选择P=7。
图3-1-7
P=7，I=0.1，无扰动信号
图3-1-8
P=7，I=0.3，无扰动信号
积分环节的作用除消除系统的余差外，也加大了系统的振荡频率，使响应速度变快。但是随着I的增大，超调量过大，也调节时间过长，系统动态性能降低，因此选择I=0.1最佳
图3-1-9
P=7，I=0.1，一次扰动信号
图3-1-10
P=7，I=0.1，二次扰动信号
通过反复试验过程，此时系统的阶跃响应效果比较理想，控制器参数整定比较合理。加入扰动以后超调量有所增大，但后面能够达到期望值，具有一定的调节作用。
3.2 串级控制系统的仿真与参数整定
针对设计要求，产品温度作为主变量必然处于主回路，蒸汽流量作为副变量位于副回路中，扰动要加在调节器之后，因此得如下图所示框图：
图3-2-1串级控制系统方框图
由方框图对应得到系统仿真图
图3-2-2 串级控制系统simulink 仿真图
仿真整定过程：
首先将主、副PID 调节器设计为比例控制，增益分别为K1,K2，假设扰动均为零，在给定阶跃输入下得到输出响应y1(t),y2(t)。串级系统的整定比单回路复杂，因为两个调节器串在一起工作，各回路之间相互联系，相互影响。改变主、副调节器中的任何一个整定参数，对主、副回路的过渡过程都有影响，这种影响程度取决于主、副对象的动态特性、而且待整定的参数比单回路多，因此，串级系统的整定必然比较困难和繁琐。常用的工程整定方法有：试凑法，两步整定法和一步整定法。其中一步整定法步骤为：选择一个合适的负调节器放大倍数K2，按纯比例控制规律设置负调节器。本设计中经过多次调试，确定K2=12。主调节器也先置于纯比例作用，使串级控制系统投入运行，用整定单回路的方法整定主调节器参数。 实验步骤如下图：
主调节器
副调节器
副控制器
主控制器
副扰动
主扰动
蒸汽流量 产品温度
图3-2-3
K1=1，I=0，K2=12，无扰动
图3-2-4
K1=5,I=0,K2=12，无扰动
图3-2-5
K1=7,I=0,K2=12，无扰动
由上图可知P越大，系统的响应过程越好，超调量变大，震荡频率加大，响应时间变短。由单回路控制得知P不应过大，因此选择K1=7。
因为副回路是随动系统，允许有误差，因为副调节器可以不引入积分作用，因此只需讨论主调节器的I值即可。
图3-2-6
K1=5,I=0.1,K2=12，无扰动
图3-2-7
K1=7,I=0.1,K2=12，无扰动
图3-2-8
K1=7,I=0.2,K2=12，无扰动
由上图很明显得知，K1增大震荡剧烈，超调量增大，调节时间变短，震荡频率加快。而引入积分环节后，超调变小，调节时间变短。I=0.2时较I=0.1时震荡剧烈，调节时间过长，所以I=0.1。
图3-2-9
K1=7,I=0.1,K2=12,一次扰动（主扰动）
图3-2-10
K1=7,I=0.1,K2=12,二次扰动（副扰动）
图3-2-11
K1=7，I=0.1，K2=12,一、二次扰动均作用系统
加入时间滞后环节后系统的仿真图
图3-2-12
此时系统的参数整定数值为
图3-2-13
K1=0.2，I=0.1，K2=0.3，一、二次扰动均作用
以下为整定过程中各参数变化后的效果
图3-2-14
K1=0.2，I=0.2，K2=0.3，一、二次扰动均作用（含时滞）
K1=0.2，I=0.1，K2=1，一、二次扰动均作用（含时滞）
图3-2-16
K1=7，I=0.1，K2=0.3，一、二次扰动均作用（含时滞）
主、副调节器共同作用，使得系统响应加快，两种干扰同时作用时，使超调量进一步加大，调节时间变长。串级控制系统由于副回路的存在，提高了系统的工作频率，减小了震荡周期，在衰减系数相同的情况下，缩短了调节时间，提高了系统的快速性。
4 小结
通过以上分析可知：串级控制的副控制器具有“粗调”的作用，而主控制器具有“细调”的作用。由串级控制器和单回路控制器的仿真图比较可知，采用单回路控制，系统的阶跃响应达到要求时，系统对一次，二次扰动的抑制效果不是
很好。若主、副控制器两者相互配合，控制质量必然高于单回路控制系统。
1 设计任务 液氨蒸发器采用出口产品温度为主被控变量，加热蒸汽流量为副被控变量。主、副对象的传递函数分别为： 11?)G(s?0.1s es)?G(011)??1)(30s(20s020.2s?1， 主、副扰动通道的传递函数分别为： 1?)(sG G(s)?11f1s?0.2，2f试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控 制系统。 设计要求如下： （1）分别进行控制方案设计，给出相应的闭环系统原理图； （2）对设计的控制系统进行仿真，整定控制器参数； （3）给出系统的跟踪性能和抗干扰性能仿真，包括一次扰动和二次扰动；（4）对不同控制方案对系统的影响做对比分析。 2 整体方案设计 2.1 单回路控制变量的选择 对于被控量和操作量选择的原则，其中，被控量选择的原则是能直接反映生产过程中产品产量和质量，选择的结果直接影响生产，因此此设计的被控量是温度。操纵量是克服扰动影响、使系统重新恢复平稳运行的积极因素，应该遵循快速有效的克服干扰的原则去选择操纵量，因此此设计的操纵量是加热蒸汽流量。 2.2 串级控制系统的选择 串级控制系统选择主变量时要遵循以下原则：在条件许可的情况下，首先应尽量选择能直接反应控制目的的参数为主变量；其次要选择与控制目的有某种单值对应关系的间接单数作为主变量；所选的主变量必须有足够的变化灵敏度。故在本系统中选择出口产品温度作为主变量。副回路的设计质量是保证发挥串级系统优点的关键。副变量的选择应遵循以下原则：应使主要干扰和更多的干扰落入副回路；应使主、副对象的时间常数匹配；应考虑工艺上的合理性、可能性和经 济型。故选择本系统中的加热蒸汽流量为副变量。又因为外环是主回路，内环是副回路，所以温度调控是主回路。 2.3 控制器的选择 PID控制器的参数整定是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。在串级控制系统中，由于对副回路没有太大的要求，所以只需要有比例环节即可（即P为常数，I=0）。而对于要求较高的主回路，由于主变量一般不得有偏差，所以主回路一般由比例微分控制（P,I均为常数）。 3 系统仿真与参数整定 3.1 单回路系统的仿真与参数整定
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王*
毕业论文设计 基于51单片机的温度控制系统
摘要 在日常生活中温度在我们身边无时不在，温度的控制和应用在各个领域都有重要的作用。很多行业中都有大量的用电加热设备，和温度控制设备，如用于报警的温度自动报警系统，热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，这些都采用单片机技术，利用单片机语言程序对它们进行控制。而单片机技术具有控制和操作使用方便、结构简单便于修改和维护、灵活性大且具有一定的智能性等特 点，可以精确的控 制技术标准，提高了温控指标，也大大的提高了产品的质量和性能。 由于单片机技术的优点突出，智能化温度控制技术正被广泛地采用。本文介绍了基于单片机AT89C51 的温度控制系统的设计方案与软硬件实现。采用温度传感器DS18B20 采集温度数据，7段数码管显示温度数据，按键设置温度上下限，当温度低于设定的下限时，点亮绿色发光二极管，当温度高于设定的上限时，点亮红色发光二极管。给出了系统总体框架、程序流程图和Protel 原理图，并在硬件平台上实现了所设计功能。 关键词：单片机温度控制系统温度传感器
Abstract In daily life, the temperature in our side the ever-present, the control of the temperature and the application in various fields all have important role. Many industry there are a large number of electric heating equipment, and the temperature control equipment, such as used for alarm automatic temperature alarm systems, heat treatment furnace, used to melt metal crucible resistance furnace, and all kinds of different USES of temperature box and so on, these using single chip microcomputer, using single chip computer language program to control them. And single-chip microcomputer technology has control and convenient in operation, easy to modify and maintenance of simple structure, flexibility is large and has some of the intelligence and other characteristics, we can accurately control technology standard to improve the temperature control index, also greatly improve the quality of the products and performance. Because of the advantages of the single chip microcomputer intelligent temperature control technology outstanding, is being widely adopted. This paper introduces the temperature control based on single chip microcomputer AT89C51 design scheme of the system and the hardware and software implementation. The temperature sensor DS18B20 collection temperature data, 7 period of digital pipe display, the upper and lower limits of temperature button when temperature below the setting of the lower limit, light green leds, when the temperature is higher than the set on the limit, light red leds. Given the system framework and program flow chart and principle chart, and in Protel hardware platform to realize the function of the design. Keywords：SCM Temperature control system Temperature sensors
计算机控制课程设计 报告 设计题目：电阻炉温度控制系统设计 年级专业：09级测控技术与仪器 化工、机械、食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量。因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度，传统的以普通双向晶闸管（SCR）控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率，达到自动控制电加热炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波，实践表明这种控制方式产
生相当大的中频干扰，并通过电网传输，给电力系统造成“公害”。采用固态继电器控温电路，通过单片机控制固态继电器，其波形为完整的正弦波，是一种稳定、可靠、较先进的控制方法。为了降低成本和保证较高的控温精度，采用普通的ADC0809芯片和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路，使实际测温范围缩小。 1.1电阻炉组成及其加热方式 电阻炉是工业炉的一种，是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔化元件或物料的热加工设备。电阻炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成，炉体由炉壳、加热器、炉衬（包括隔热屏）等部件组成。由于炉子的种类不同，因而所使用的燃料和加
热方法也不同;由于工艺不同，所要求的温度高低不同，因而所采用的测温元件和测温方法也不同;产品工艺不同，对控温精度要求不同，因而控制系统的组成也不相同。电气控制系统包括主机与外围电路、仪表显示等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷却系统等，因炉种的不同而各异。电阻炉的类型根据其热量产生的方式不同，可分为间接加热式和直接加热式两大类。间接加热式电阻炉，就是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件， （4）电阻炉温度按预定的规律变化，超调量应尽可能小，且具有良好的稳定性; （5）具有温度、曲线自动显示和打印功能，显示精度为±1℃; （6）具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。
蒸发器温度控制系统集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
1 设计任务 液氨蒸发器采用出口产品温度为主被控变量，加热蒸汽流量为副被控变量。主、副对象的传递函数分别为： 011()(201)(301)G s s s =++， 0.1021()0.21s G s e s -=+ 主、副扰动通道的传递函数分别为： 11 ()0.21f G s s =+， 2()1f G s = 试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统。 设计要求如下： （1）分别进行控制方案设计，给出相应的闭环系统原理图； （2）对设计的控制系统进行仿真，整定控制器参数； （3）给出系统的跟踪性能和抗干扰性能仿真，包括一次扰动和二次扰动； （4）对不同控制方案对系统的影响做对比分析。 2 整体方案设计 2.1 单回路控制变量的选择 对于被控量和操作量选择的原则，其中，被控量选择的原则是能直接反映生产过程中产品产量和质量，选择的结果直接影响生产，因此此设计的被控量是温度。操纵量是克服扰动影响、使系统重新恢复平稳运行的积极因素，应该遵循快速有效的克服干扰的原则去选择操纵量，因此此设计的操纵量是加热蒸汽流量。
2.2 串级控制系统的选择 串级控制系统选择主变量时要遵循以下原则：在条件许可的情况下，首先应尽量选择能直接反应控制目的的参数为主变量；其次要选择与控制目的有某种单值对应关系的间接单数作为主变量；所选的主变量必须有足够的变化灵敏度。故在本系统中选择出口产品温度作为主变量。副回路的设计质量是保证发挥串级系统优点的关键。副变量的选择应遵循以下原则：应使主要干扰和更多的干扰落入副回路；应使主、副对象的时间常数匹配；应考虑工艺上的合理性、可能性和经济型。故选择本系统中的加热蒸汽流量为副变量。又因为外环是主回路，内环是副回路，所以温度调控是主回路。 2.3 控制器的选择 PID控制器的参数整定是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。在串级控制系统中，由于对副回路没有太大的要求，所以只需要有比例环节即可（即P为常数，I=0）。而对于要求较高的主回路，由于主变量一般不得有偏差，所以主回路一般由比例微分控制（P,I均为常数）。 3 系统仿真与参数整定 3.1 单回路系统的仿真与参数整定 针对设计要求，单回路前向通道中含有主、副控制器及扰动，而调节器一般位于扰动的前面，所以PID调节器在最前面。设计中副被控变量为加热蒸汽流量，所以其作为反馈作用于输入端
单片机在温度控制系统中的应用分析 摘要对工业生产而言，对产品质量及设备寿命具有决定性作用的因素为温度高度，对温度进行控制，使其始终处于所设定范围内，具有的现实意义自然不言而喻。文章首先对单片机温度控制系统的原理和构成进行了概述，然后运用理论与实际相结合的方式，从温度采集模块、报警系统、软件以及硬件四个方面出发，分别围绕着温度控制系统中单片机的具体应用展开了分析，以期能够在某些方面给人以帮助。 关键词单片机；温度控制系统；具体应用 引言 在发展速度极快的当今社会，无论是温度测量还是温度控制，其重要性与过去相比都具有明显提升，如何保证所获取温度信息的准确性，为后续温度控制工作的开展奠定良好基础，自然成为人们关注的重点。而单片机具有的体积小、成本低以及处理能力强的特点，使其占据着越来越大的市场份额，将单片机与温度控制系统相结合是大势所趋，实践结果表明，应用单片机的温度控制系统，与传统控制系统相比，存在精度高、范围广等诸多优点。 1 单片机温度控制系统的概述 无论是在日常生活还是在工业生产中，人们针对温度控制系统提出的要求，均可以概括如下：保证温度始终在所规定温度范围内波动或变化，不振荡并具有良好的稳定性，但是在系统快速性方面并为提出过于严格的要求。下面就围绕着应用单片机的温度控制系统的设计与实现展开分析：首先是利用温度传感器对现场温度进行采样，并将采样所得温度向电压信号进行转换，其次经由低通滤波将干扰信号进行过滤，接下来将过滤后的电压信号送至放大器，将其向数字信号进行转换，在此基础上完成将数字信号送至单片机的工作，最后以所规定温度范围为依据，经由继电器对加热设备进行控制，达到控制温度的效果[1]。需要注意的是，在这一过程中，单片机主要负责逻辑运算，如果想要对温度进行实时的检测与控制，在条件允许的前提下，可以通过键盘对温度控制范围进行人为设定，即使实际温度低于或高于所规定温度范围，系统也会通过自动调节的方式，使温度满足所设定的范围。目前，在市场上较为常见的应用单片机的温度控制系统，通常以1℃为单位对温度进行区分，就是说在正常情况下，温度控制不会存在>0.5℃的误差，这也从侧面间接表明了該系统具有灵活性优、稳定性好以及可靠性高等诸多优点。 2 单片机在温度控制系统中的应用 2.1 温度采集模块的应用 对应用单片机的温度控制系统而言，为了保证测量结果的精确程度，采集温
食品工程原理课程设计说明书 番茄汁单效连续加料蒸发装置的设计 ： 学号： 班级： 年月日 设计任务书
目录1.前言
1.1 概述 1.2蒸发器选型 2.单效蒸发工艺计算 2.1 物料衡算 2.2 热量衡算 2.3 传热面积计算 2.4 计算结果列表 3.蒸发器主体工艺设计 3.1 加热管的选择和管数的初步估计 3.1.1 加热管的选择和管数的初步估计 3.1.2 循环管的选择 3.1.3 加热室直径的确定 3.1.4 分离室直径与高度的确定 3.2 接管尺寸的确定 3.3 进料方式及加热管排布方式的确定 3.3.1进料方式的确定 3.3.2加热管排布方式的确定 3.4 仪表、视镜与人孔的确定 3.5 蒸发器主要部件规格列表 4.蒸发装置的辅助设备 4.1 气液分离器 4.2 蒸汽冷凝器 5.结语 致谢 附表 参考文献 1.前言 1·1 概述
食品工程原理是食品工程与科学专业主要课程之一，食品工业包含诸多的单元操作，如蒸发、结晶、杀菌等，本课程均有介绍。本次设计题目为番茄汁单效连续加料蒸发装置的设计。通过设计，一方面提高学生对食品工业单元操作的认识，另一方面加深学生对食品工程原理课程的理解与掌握。 本设计涉及的单元操作为蒸发。蒸发是典型的传热过程，即是将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾，使其中的挥发性溶剂部分汽化从而将溶液浓缩的过程。蒸发是一种分离操作，广泛应用于化工、轻工、制药和食品等许多工业中溶剂为挥发性而溶质为非挥发性的场合。在许多场合，蒸发系统的热量经济性成为整个生产流程的关键因素。工业上蒸发主要以浓缩和分离为主要目的。本设计以浓缩为主要目的，设计出将番茄汁的可溶性固形物含量由8％浓缩为40％的单效连续加料蒸发装置。 本设计首先确定浓缩罐的处理能力为6t/h番茄汁原浆。 根据选用蒸发器的特点进行物料衡算、热量衡算，进一步确定换热器的传热面积。根据经验及相关文献，选取加热管的长度为1.3m，管径为50mm。进而确定加热管数目，并确定排布方式。根据加热管截面积与中央循环管的截面积的关系以及中央循环管直径与加热室直径的关系确定中央循环管的直径和加热室的直径。从而完成加热室的设计；根据分离室与加热室的比例关系确定分离室的尺寸；根据物料流量及特性确定各输送管道的直径、选材以及其他部位的选材并确定定气液分离器以及冷凝器的型 号；最后在需要的部位安装相关仪表、视镜以及人孔。 1·2蒸发器选型 蒸发操作的蒸发器有悬筐式蒸发器、强制循环蒸发 器、升膜式蒸发器、降膜式蒸发器、中央循环管式蒸发 器等，本设计采用的是中央循环管式蒸发器，其简介如 下： 1·2·1结构和原理 其下部的加热室由垂直管束组成，中间由一根直径 较大的中央循环管。当加热室液体被加热沸腾时，中央 循环管气液混合物的平均密度较大；而其余加热管气液 混合物的平均密度较小。在密度差的作用下，溶液由中 央循环管下降，而由加热管上升，做自然循环流动。溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数，强化了蒸发过程。二次蒸汽于蒸发室中经气液分离器与溶液分离后上升，由冷凝器冷凝。
蒸发器E1201系统控制方案—2012年“西门子杯”全国大学生工业自动化挑战赛 大赛主题：绿色与安全 沈阳建筑大学广思源队 2012年7月8日
方案设计依据、范围及相关标准 1.设计依据 （1）2012年西门子杯全国大学生自动化挑战赛设计开发型竞赛组分赛区考题及其初赛评分细则。（2）新一代高级多功能过程控制实训系统（SMPT-1000）说明。 （3）SIMATIC PCS7使用手册及产品目录。 2.设计范围 本设计包括基础过程控制系统（BPCS）方案设计、安全相关系统（SRS）方案设计、自控设备的选型以及仪表电源供给方案设计。 3.设计遵循的标准和规范 （1）HG/T 20636-1998 《自控专业设计管理规定》 （2）HG/T 20637-1998 《自控专业工程设计文件的编制规定》 （3）HG/T 20638-1998 《自控专业工程设计文件深度的规定》 （4）HG/T 20639-1998 《自控专业工程设计用典型图表及标准目录》 （5）HG 20505-2000 《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》 （6）HG/T 20507-2000 《自动化仪表选型设计规定》 （7）HG/T 20509-2000 《仪表供电设计规定》 （8）HG 20512-1992 《仪表配管、配线设计规定》 （9）HG/T 20519-1992 《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》 （10）HG 20556-1993 《化工厂控制室建筑设计规定》 （11）HG 20559-1993 《管道仪表流程图设计规定》 （12）GB/T 21109-2007 《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》 （13）IEC61882 《危险与可操作性分析应用指南》
MVR蒸发器工艺操作规程 第一部分原理 MVF蒸发器不同于普通单效降膜或多效降膜蒸发器，MVR为单体蒸发器，集 多效降膜蒸发器于一身，根据所需产品浓度不同采取分段式蒸发，即产品在第一次经过效体后不能达到所需浓度时，产品在离开效体后通过效体下部的真空泵将产品通过效体外部管路抽到效体上部再次通过效体，然后通过这种反复通过效体以达到所需浓度。 效体内部为排列的细管，管内部为产品，外部为蒸汽，在产品由上而下的流动过程中由于管内面积增大而是产品呈膜状流动，以增加受热面积，通过真空泵在效体内形成负压，降低产品中水的沸点，从而达到浓缩，产品蒸发温度为60C 左右。 产品经效体加热蒸发后产生的冷凝水、部分蒸汽和给效体加热后残余的蒸汽一起通过分离器进行分离，冷凝水由分离器下部流出用于预热进入效体的产品，蒸汽通过风扇增压器进行增压（蒸汽压力越大温度越高），而后经增压的蒸汽通过管路汇合一次蒸汽再次通过效体。 设备启动时需一部分蒸汽进行预热，正常运转后所需蒸汽会大幅度减少，在风扇增压器对二次蒸汽加压的过程中由电能转化为蒸汽的热能，所以设备运转过程中所需蒸汽减少，而所需电量大幅增加。 产品在效体流动的整个过程中温度始终在60 r左右，加热蒸汽与产品之间的温度差也保持在5—8°C左右，产品与加热介质之间的温度差越小越有利于保护产品质量、有效防止糊管。 产品的浓缩度在50流右时仅MVF蒸发器就能完成 第二部分工艺流程说明 1、物料走向 ①进料：上游工艺产生的硫酸钠原液送至本系统原料缓冲罐T01中, 由进料泵P01打入蒸发系统。5t/h 25 C 5%的硫酸钠溶液从原料缓冲罐T01出来，由进料泵P01打入板式换热器，硫酸钠溶液在蒸馏水板换 HE01和鲜蒸汽板换HE02内分别与系统产生的3.5t/h 102C的蒸馏水和200kg/h 120C的鲜蒸汽进行换热，温度达到
目录 第一章设计背景及设计意义 (2) 第二章系统方案设计 (3) 第三章硬件 (5) 3.1 温度检测和变送器 (5) 3.2 温度控制电路 (6) 3.3 A/D转换电路 (7) 3.4 报警电路 (8) 3.5 看门狗电路 (8) 3.6 显示电路 (10) 3.7 电源电路 (12) 第四章软件设计 (14) 4.1软件实现方法 (14) 4.2总体程序流程图 (15) 4.3程序清单 (19) 第五章设计感想 (29) 第六章参考文献 (30) 第七章附录 (31) 7.1硬件清单 (31) 7.2硬件布线图 (31)
第一章设计背景及研究意义 机械制造行业中，用于金属热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶惯性环节。现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。随着微电子技术及电力电子技术的发展，采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 ，
目录摘要2 1.设计目的3 2.设计要求和设计指标3 3. 总体方案设计 3 4.硬件选择以及相关电路设计3 温度传感器的选择3 模数转换器4 内部结构4 信号引脚5 工作时序与使用说明6 控制器89C51 7 数码管显示电路8 LED数码管的组成8 数码管显示方式9 控制算法10 6. 各子程序流程图11 PID控制程序流程图11 A/D转换程序流程图11 显示程序流程图11 温度控制总程序流程图12 心得体会12
参考文献13 附录1：温度控制系统总电路图14 附录2：温度控制系统程序清单16 摘要 温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本设计介绍了以AD590集成温度传感器为采集器、AT89C51为控制器、ADC0809为A/D转换器对温度进行智能控制的温度控制系统。其主要过程如下：利用传感器对将非电量信号转化成电信号，转换后的电信号再入A/D转换成数字量，传递给单片机进行数据处理，并向外围设备发出控制信号。 论文首先介绍了单片机控制系统的整体方案设计及原理，然后具体介绍了控制系统的温度传感器部分、A/D转换部分、控制器89C51部分以及数码管显示和键盘控制部分，接着相信介绍了温度控制系统各个单元电路的设计，最后阐述了温度控制系统软件设计的主程序和各个子程序。 关键字：单片机89C51 温度传感器A/D转换器温度控制
计算机温度测控系统 1.设计目的 设计制作和调试一个由工业控制机控制的温度测控系统。通过这个过程学习温度的采样方法，A/D变换方法以及数字滤波的方法。通过实践过程掌握温度的几种控制方法，了解利用计算机进行自动控制的系统结构。 2.设计要求和设计指标 1、每组4～5同学，每个小组根据设计室提供的设备及设计要求，设计出实际电路组成一个完整的计算机温度测控系统。 2、根据设备情况以及被控对象，选择1～2种合适的控制算法， 框图和源程序，并进行实际操作和调试通过。 编制程序温度指标：60～80℃之间任选；偏差：1℃。 总体方案设计 本系统主要由数据采集、信号放大、模数转换等模块构成。设计思想是通过温度传感器将温度信号转变为电流（电压）信号，但我们要知道经温度变化引起电流（电压）信号的改变是非常小的，此时如果被模数转换器采集的话效果是非常不明显的，因此我们将其通过一个信号放大模块进行放大。再通过模数转换器后送入单片机AT89C51，而单片机通过PID算法控制烘箱的电炉加热，并且使数码管显示实时温度，从而实现温度的高精度控制。 4.硬件选择以及相关电路设计 温度传感器的选择 传感器的选取目前市场上温度传感器繁多就此我们提出了以下三种选取方案：方案一：选用铂电阻温度传感器，此类温度传感器在各方面特性都比较优秀，但其成本较高。 方案二：采用热敏电阻，选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。 方案三：选用美国Analog Devices 公司生产的二端集成电流传感器AD590，此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点。其测量范围在-50℃--+150℃，满刻度范围误差为±℃，当电源电压在5—10V之间，稳定度为1﹪时，误差只有±℃，其各方面特性都满足此系统的设计要求。 比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此此次设计选用方案三。
摘要 R22（CHF2Cl，二氟一氯甲烷）是目前应用十分普遍的一种制冷剂，其ODP 为0.034，GWP为1700，由于它含有氯原子，对臭氧层有破坏作用，即将被禁用。从对环境的长期影响来看, 自然工质比合成工质具有不可比拟的优势，比如 R1270（俗称丙烯）。 丙烯优点是易于获得，价格低廉，凝固点低，对金属不腐蚀。丙烯可燃, 消耗臭氧潜能值为零, 环保性能好，对人体的毒性也近于零毒性，饱和蒸汽压接近R22。丙烯的单位容积制冷量和COP与R22接近, 压缩比和排气温度也低于R22，这有利于提高压缩机的运行寿命。 随着科学不断地发展，新型制冷剂将逐步取代R22等对环境有破坏的制冷剂。本文的内容是设计出以R1270为工质的分体式家用空调器，制冷量为3500W。首先选以R22作工质的压缩机型号，我选择的的型号是SL211CV,然后进行热力计算，算得制冷量为3747W，冷凝热负荷为4707W。冷凝器的迎风面积为0.3957m2，蒸发器的迎风面积为0.4997m2。节流装置选用直径2mm，长1.46m的毛细管，最后用SolidWorks绘制室外机三维图。 关键词：R22 ，R1270，替代工质，空调，设计
ABSTRACT R22 (CHF C)is a very common application of refrigerant, the ODP is 2 0.034, GWP is 1700, because it contains chlorine atoms, has damaging effects on the ozone layer, is about to be disabled. From long-term impact on the environment, the synthesis of natural refrigerant than refrigerant has unparalleled advantages, such as R1270 (commonly known as propylene). Propylene advantage of easy access, low cost, low freezing point, non-corrosive metal. Propylene flammable, zero ozonedepleting potential, good environmental performance, the toxicity of the human body may be close to zero toxicity, saturation vapor pressure close to R22. Propylene refregeration unit volume and the R22 and COP close to the compression ratio and exhaust temperature is also lower than the R22, which is conducive to enhance the operational life of the compressor. With the continuous development of science, the new refrigerant R22 will be gradually replaced by damage to the environment, such as refrigerants. This article is designed for the working fluid in the R1270 home split air conditioners, refrigeration capacity of 3500W. First elected to conduct a qualitative R22 compressor models, I chose to model is the SL211CV, and then proceed to the heat, the cooling capacity can be said for the 3747W, condensing heat load of 4707W. Condenser area of the wind 0.3957m2, evaporator area of the wind 0.4997m2. Selection of cutting device diameter 2mm, length of capillary 1.46m, and finally with SolidWorks of three-dimensional graph drawing outdoor unit. Key words：R22 ，R1270，substitute，air conditioning，project
基于单片机的温度控制 系统设计文献综述 前言 随着现代工业的发展，人们需要对工业生产中有关温度系统进行控制，如钢铁冶炼过程需要对刚出炉的钢铁进行热处理，塑料的定型及各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行实时监测和精确控制温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。而且，很多领域的温度可能较高或较低，现场也会较复杂，有时人无法靠近或现场无需人力来监控。如加热炉大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制, 存在控制精度低、超调量大等缺点, 很难达到生产工艺要求。且在很多热处理行业都存在类似的问题，所以，设计一个较为通用的温度控制系统具有重要意义。这时我们可以采用单片机控制，这些控制技术会大大提高控制精度，不但使控制简捷，降低了产品的成本，还可以和计算机通讯，提高了生产效率. 单片机是指芯片本身，而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这是单片机应用系统。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具
有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。 1.陈岩《基于ARM 的远程控制温控系统的设计》一个基于ARM的远程控制系统的设计.该系统以无线寻呼网络接收POCSAG编码的控制命令字,同时利用DIMF信号发送器将要反馈的数据通过公用电话网络以DTMF编码传送回去,从而实现了一个功能完整的远程控制系统,弥补了以往远程控制系统的不足同。 2．金凯鹏胡即明《基于模糊PID 算法远程温度控制系统的实现》针对实时温度控制对象,算法远程温度控制系统是一套远程控制系统,并结合了模糊PID控制算法,利用其电路组成和设计原理,实现了对远程温度系统的监视和控制功能.采集端主要实现温度采集、数码显示、温度设定、无线编码发射、加热开关控制等功能;监控部分主要实现无线解码接收、温度显示、报警等功能模块.本系统实现了实时控制与无线传输结合. 3.王晓员《基于单片机多点温度控制的硬件构建设计》针对目前许多塑料反应炉温度控制不准确的现状,进行了基于MCS-51系列单片机多点温度控制的硬件构建的设计.采用数字化温度传感器DS18820,TLC2543型号的12位开关电容运次逼近模数A/D转换器.成本低、可靠性高 4.王芳《利用单片机实现温度智能控制》温度控制系统是
Refrigeration System Performance using Liquid-Suction Heat Exchangers S. A. Klein, D. T. Reindl, and K. BroWnell College of Engineering University of Wisconsin - Madison Abstract Heat transfer devices are provided in many refrigeration systems to exchange energy betWeen the cool gaseous refrigerant leaving the evaporator and Warm liquid refrigerant exiting the condenser. These liquid-suction or suction-line heat exchangers can, in some cases, yield improved system performance While in other cases they degrade system performance. Although previous researchers have investigated performance of liquid-suction heat exchangers, this study can be distinguished from the previous studies in three Ways. First, this paper identifies a neW dimensionless group to correlate performance impacts attributable to liquid-suction heat exchangers. Second, the paper extends previous analyses to include neW refrigerants. Third, the analysis includes the impact of pressure drops through the liquid-suction heat exchanger on system performance. It is shoWn that reliance on simplified analysis techniques can lead to inaccurate conclusions regarding the impact of liquid-suction heat exchangers on refrigeration system performance. From detailed analyses, it can be concluded that liquid-suction heat exchangers that have a minimal pressure loss on the loW pressure side are useful for systems using R507A, R134a, R12, R404A, R290, R407C, R600, and R410A. The liquid-suction heat exchanger is detrimental to system performance in systems using R22, R32, and R717. Introduction Liquid-suction heat exchangers are commonly installed in refrigeration systems With the intent of ensuring proper system operation and increasing system performance.Specifically, ASHRAE(1998) states that liquid-suction heat exchangers are effective in: 1) increasing the system performance 2) subcooling liquid refrigerant to prevent flash gas formation at inlets to expansion devices 3) fully evaporating any residual liquid that may remain in the liquid-suction prior to reaching the compressor(s) Figure 1 illustrates a simple direct-expansion vapor compression refrigeration system utilizing a liquid-suction heat exchanger. In this configuration, high temperature liquid leaving the heat rejection device (an evaporative condenser in this case) is subcooled prior to being throttled to the evaporator pressure by an expansion device such as a thermostatic expansion valve. The sink for subcooling
液氨蒸发器控制系统分析 液氨蒸发器是一个换热设备。它是利用液氨的汽化需要吸收大量热量，以此来冷却流经管内的被冷物料。在生产上，往往要求被冷却物料的出口温度稳定，这样就构成了以被冷物料出口温度为被控变量，以液氨流量为操纵变量的控制方案，见图191(a)。这一控制方案用的是改变传热面积来调节传热量的方法。因液位高度会影响换热器的浸润传热面积，因此，液位高度即间接反映了传热面积的变化情况。由此可见，液氨蒸发器实质上是一个单输入(液氨流量)两输出(温度和液位)系统。液氨流量既会影响温度，也会影响液位，温度和液位有一种粗略的对应性。通过工艺的合适设计，在正常工况下当温度得到控制后，液位也应该在一定允许区间内。 超限现象总是因为出现了非正常工况的缘故。在这里，不妨假设有杂质油漏入被冷物料管线，使传热系数猛降，为了取走同样的热量，就要大大增加传热面积。但当液位淹没了换热器的所有列管时，传热面积的增加已达到极限，如果继续增加氨蒸发器内的液氨量，并不会提高传热量。但是液位的继续升高，却可能带来生产事故。这是因为汽化的氨是要回收重复使用的，氨气将进入压缩机人口，若氨气带液，液滴会损坏压缩机叶片，因而液氨蒸发器上部必须留有足够的汽化空间，以保证良好的汽化条件。为了保持足够的汽化空间，就要限制氨液位不得高于某一最高限值。为此，需在原有温度控制基础上，增加一个防液位超限的控制系统。 这两个控制系统工作的逻辑规律如下：在正常工况下，由温度控制器操纵阀门进行温度控制；而当出现非正常工况，引起氨的液位达到最高限时，被冷却物料的出口温度即使仍偏高，但此时温度的偏离暂成为次要因素，而保护氨压缩机不致损坏已上升为主要矛盾，于是液位控制器应取代温度控制器工作(即操纵阀门)。
温度为Ｔ １ 度，在入口处以常速流入温 度为Ｔ １ （ｔ）的液体。在出口处流出等量 液体，使槽内液面保持不变。槽内装有 不停转动的搅拌器，使液体完全处于混 合状态。经搅拌器搅拌的液体温度实际 上是均匀的，设ｔ时刻槽内的温度为Ｔ （ｔ）。问题如何选择Ｔ １ （ｔ），使在ｓ时间 内使槽内温度由Ｔ １ 调整到Ｔ ０ ，并且使 槽内温度Ｔ（ｔ）和入口温度Ｔ １ （ｔ）都与Ｔ ０ 的偏差尽可能得小。 根据所要解决的问题，构造新的 状态变量ｘ（ｔ）和控制变量ｕ（ｔ），设 ｘ（ｔ）＝Ｔ（ｔ）－Ｔ ０ ，ｕ（ｔ）＝Ｔ １ （ｔ）Ｔ ０ ， （１） 由热力学知，温度的变化率 与温差Ｔ １ （ｔ）－Ｔ（ｔ）成正比，因此存在正 常数ｋ，使得 ＝ｋ（ｕ（ｔ）－ｘ（ｔ）），（２） 满足初始条件：ｘ（０）＝Ｔ（０）－ Ｔ ０ ＝Ｔ １ －Ｔ ０ 。 为使Ｔ １ （ｔ）与Ｔ ０ ，Ｔ（ｔ）与Ｔ ０ 的偏差 均尽可能的小，可选择目标函数 （３） 其中ｒ体现了两种偏差的重要程 度。于是问题归结为：寻求最优控制ｕ＊ （ｔ），使ｘ（ｔ），ｕ（ｔ）尽可能地接近于零， 使目标函数取得最小值。 构造一个关于的函数 最优温度调节 在温度控制系统中的应用 莫凯林 卢书成 牡丹江医学院 １５７０１１ 从五十年代贝尔曼（Ｂｅｌｌｍａｎ）和 庞特里雅金（Ｐｏｎｔｒｙａｇｉｎ）先后给出 动态规划法和极大值原理求解最优控制 问题以来，最优控制理论及应用有了 飞速发展，加之古典变分法理论构成 了最优控制理论的三大支柱体系，使 它能够在解决实际控制问题时发挥作 用。例如，在恒温的自动控制过程中， 由于外界干扰使温度产生了偏差，采用 何种方法可以最快地消除偏差使系统恢 复到平衡状态。在温度控制系统中，为 使温度控制在某一点，需要输入和输出 设备的调节，给出按某种规律调整输入 设备，在调整过程中，使系统的输出和 目标的偏差达到最小。 一、最优温度调节模型 假设有一连续搅拌槽，槽内开始 （４） 其中为最优协态向量。状态 方程为 （５） 取ｋ＝ｒ＝１，Ｔ １ ＝００ｃ令，则 有ｕ（ｔ）＋＝０，从而 （６） 正规方程组为 （７） 应用式（６），（７）得正规方 程组 （８） 即 （９） 这是一个一阶线性齐次方程组 于是得方程组（８）的通解为