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课程设计设计题目课程名称计算机控制技术B姓名成绩学号07100484 教师班级0701 日期造纸原料蒸煮过程装料微机控制系统摘要本文对造纸原料蒸煮过程装料微机控制系统进行了研究，说明了造纸原料蒸煮过程装料微机控制系统实现所需要的步骤。
蒸煮过程是制浆造纸生产中的关键工序之一，对于整个造纸生产过程中纸浆得率和纸的质量有很大影响。
它要求根据原料的特点、纸浆的质量和生产设备的实际情况制定出合理的蒸煮工艺，确定装球量、用碱量、蒸煮温度和压力。
硬件的选择，软件的设计，能够基本实现造纸原料蒸煮过程装料。
过程中使用了MCS-51系列的8051单片机作为中央处理器，差压流量变送器，A/D转换器,D/A转换器。
A/D转换使用的是ADC0809，D/A转换使用的是DAC0832。
本系统采用非编码行列式键盘，LED显示块使用七段LED。
本设计中为流量测量，则使用差压式流量测量。
执行机构选择智能式电动执行机构。
系统程序用C语言编写，达到对系统的控制。
关键词：造纸原料、蒸煮、计算机、温度控制Design for Temperature Control System of Resistance FurnaceAbstractThis article fed the microcomputer control system to the papermaking raw material steam boiling process to conduct the research.Explained the papermaking raw material steam boiling process feeds the step which the microcomputer control system realization needs.The steam boiling process is one of in system thick liquid papermaking production essential working procedures.The paper pulp rate and the paper quality have the very tremendous influence regarding the entire papermaking production process in.It requests according to raw material characteristic, the paper pulp quality and the production equipment actual situation formulates the reasonable steam boiling craft, determined installs the ball quantity, with the alkali quantity, steamsthe temperature and the pressure.The hardware choice, the software design, can realize the papermaking raw material steam boiling process to feed basically.In the process used the MCS-51 series 8051 monolithic integrated circuits to take the central processor, the difference pressed the current capacity transmitting instrument, the A/D switch, the D/A switch.The A/D transformation use is ADC0809, D/A transforms the use is DAC0832.This system uses the non-code determinant keyboard, LED demonstrated the block uses seven section of LED.In this design is the flow measurement, then use differential pressure type flow measurement.Implementing agency choice intelligence type electrically operated implementing agency.The system program with the C language compilation, achieves to the system the control.目录摘要.................................... - 2 -Abstract .................................... - 3 -第2章工艺对象分析......................... - 5 -1.1工艺描述...................................................... - 5 -1.1 控制要求 ..................................................... - 6 -1.3 功能分析 ................................................ - 6 -1.4 传感器选择 ............................................... - 6 -1.5 执行机构的选择 ........................................... - 8 -1.6 差压变送器 ............................................... - 8 - 第一章控制系统原理......................... - 9 -第二章详细设计............................ - 10 -3.1 硬件设计 ................................................... - 10 -3.1.1 选择计算机机型与现场总线 .............................. - 10 -3.1.2 流量变送及A/D电路 .................................... - 10 -3.1.3 D/A转换及隔离输出电路................................. - 12 -3.1.4 键盘显示接口与设计 .................................... - 14 -（1）键盘选择 ............................................... - 14 -（2）LED显示器.............................................. - 14 -（3）键盘接口电路如下： ..................................... - 15 -3.2 软件设计 .................................................... - 16 -3.2.1 系统主程序流程图 ...................................... - 16 -3.2.2 编写数字调节器软件模块； .................................. - 17 -3.2.3 编写A/D转换器处理程序模块； .............................. - 18 -3.2.4 编写输出控制程序模块； .................................... - 20 -第三章系统调试............................ - 22 -4.1 差压式流量变送器量程调整 .................................... - 22 -4.2 给定参数设定 ................................................ - 22 -4.3 采样周期的调整 .............................................. - 22 -4.4 PID参数的整定.............................................. - 22 - 第四章数字控制器的设计.................... - 23 -第五章总结................................ - 24 -参考文献................................... - 24 -附录 (25)系统电路图 (25)关键程序代码 (26)第1章第2章工艺对象分析1.1工艺描述蒸煮过程是制浆造纸生产中的关键工序之一，对于整个造纸生产过程中纸浆得率和纸的质量有很大影响。
造纸工艺流程简介不得用于商业用途造纸的原料主要有两种：一种是含纤维的植物，还有一种就是现在比较环保的废纸在回收。
第一种原料造纸比较复杂一点，先要切碎，在加高浓度碱水进行高温蒸煮，还要经过CX筛、高频震动筛、洗浆机、压滤机等机械去除原桨中含有的碱水，然后进行漂白。
漂白后经洗涤加水配成 0.03%的桨液就可以造纸了. 第二种就简单一点了。
将废纸、工业双氧水、脱墨剂、碱、水按一定比例配好，用水力碎桨机打一定的时间；最后用跳筛筛去杂质就可以造纸了。
不管用什么方法造纸，原理都是一样，就是把造纸原料的纤维打碎，再经高温从新结合。
造纸的工艺流程由如下几个主要环节组成：制浆段：原料选择→蒸煮分离纤维→洗涤→漂白→洗涤筛选→浓缩或抄成浆片→储存备用抄纸段：散浆→除杂质→精浆→打浆→配制各种添加剂→纸料的混合→纸料的流送→头箱→网部→压榨部→干燥部→表面施胶→干燥→压光→卷取成纸涂布段：涂布原纸→涂布机涂布→干燥→卷取→再卷→超级压光加工段：复卷→裁切平板（或卷筒）→分选包装→入库结束现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤1.制浆的过程制浆为造纸的第一步，一般将木材转变成纸浆的方法有机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法等三种。
2.调制过程纸料的调制为造纸的另一重点，纸张完成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张保存期限的长短直接与它有关。
一般常见的调制过程大致可分为以下三步骤： a. 散浆 b.打浆 c.加胶与充填3.抄造过程抄纸部门的主要工作为将稀的纸料，使其均匀的交织和脱水，再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别、包装，故一般常见之流程如下：a.纸料的筛选将调制过的纸料再稀释成较低的浓度，并借着筛选设备，再次的筛除杂物及未解离纤维束，以保持品质及保护设备。
b.网部使纸料从头箱流出在循环的铜丝网或塑料网上并均匀的分布和交织。
c.压榨部将网面移开的湿纸引到一附有毛布的二个滚辘间，藉滚辘的压挤和毛布的吸水作用，将湿纸作进一步的脱水，并使纸质较紧密，以改善纸面，增加强度。
造纸工艺流程简介造纸的原料要紧有两种：一种是含纤维的植物，还有一种就是现在比较环保的废纸在回收。
第一种原料造纸比较复杂一点，先要切碎，在加高浓度碱水进行高温蒸煮，还要通过CX筛、高频震动筛、洗浆机、压滤机等机械去除原桨中含有的碱水，然后进行漂白。
漂白后经洗涤加水配成 0.03%的桨液就能够造纸了. 第二种就简单一点了。
将废纸、工业双氧水、脱墨剂、碱、水按一定比例配好，用水力碎桨机打一定的时间；最后用跳筛筛去杂质就能够造纸了。
不管用什么方法造纸，原理都是一样，就是把造纸原料的纤维打碎，再经高温从新结合。
造纸的工艺流程由如下几个要紧环节构成：制浆段：原料选择→蒸煮分离纤维→洗涤→漂白→洗涤筛选→浓缩或者抄成浆片→储存备用抄纸段：散浆→除杂质→精浆→打浆→配制各类添加剂→纸料的混合→纸料的流送→头箱→网部→压榨部→干燥部→表面施胶→干燥→压光→卷取成纸涂布段：涂布原纸→涂布机涂布→干燥→卷取→再卷→超级压光加工段：复卷→裁切平板（或者卷筒）→分选包装→入库结束现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等要紧步骤1.制浆的过程制浆为造纸的第一步，通常将木材转变成纸浆的方法有机械制浆法、化学制浆法与半化学制浆法等三种。
2.调制过程纸料的调制为造纸的另一重点，纸张完成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张储存期限的长短直接与它有关。
通常常见的调制过程大致可分为下列三步骤： a. 散浆 b.打浆 c.加胶与充填3.抄造过程抄纸部门的要紧工作为将稀的纸料，使其均匀的交织与脱水，再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别、包装，故通常常见之流程如下：a.纸料的筛选将调制过的纸料再稀释成较低的浓度，并借着筛选设备，再次的筛除杂物及未解离纤维束，以保持品质及保护设备。
b.网部使纸料从头箱流出在循环的铜丝网或者塑料网上并均匀的分布与交织。
c.压榨部将网面移开的湿纸引到一附有毛布的二个滚辘间，藉滚辘的压挤与毛布的吸水作用，将湿纸作进一步的脱水，并使纸质较紧密，以改善纸面，增加强度。
造纸工艺流程图1-1 造纸生产流程示意图造纸的工艺流程由如下几个主要环节组成：1、制浆段：原料选择→蒸煮分离纤维→洗涤→漂白→洗涤筛选→浓缩或抄成浆片→储存备用。
2、抄纸段：散浆→除杂质→精浆→打浆→配制各种添加剂→纸料的混合→纸料的流送→头箱→网部→压榨部→干燥部→表面施胶→干燥→压光→卷取成纸。
3、涂布段：涂布原纸→涂布机涂布→干燥→卷取→再卷→超级压光。
4、加工段：复卷→裁切平板(或卷筒)→分选包装→入库结束。
一、制浆工艺1、植物纤维原料制浆（木浆、非木浆）工艺流程说明：纤维离解对化学法制浆工艺是蒸煮过程，对机械法制浆工艺是粗磨过程，对化机法、半化学法制浆工艺是化学预处理过程和磨浆过程。
制浆方法：利用机械磨解、化学处理或化学处理与机械磨解相结合的方法，将植物原料分离为单根纤维形态，并使之达到符合使用要求的洁净程度。
制浆方法基本上分为三大类：①机械法制浆：以机械磨解(机械离解)为主的分离纤维的方法。
制浆得率(即一定原料所制出纸浆的重量百分率)最高，木材原料得率可达95%左右。
②化学法制浆：以化学药剂蒸煮植物原料成浆的方法。
制浆得率约为40～50%(高得率化学浆也可达65%)。
③化学机械法制浆：以化学药剂对制浆原料进行一定程度的化学预处理，再以机械磨解分离成浆的方法。
根据化学预处理的程度，纸浆的得率在65～94%之间。
习惯上也有将得率为65～84%的制浆方法称为半化学法制浆，而将得率为85～94%的方法称为化学机械法制浆。
但两者本质上都是用化学机械法制造的。
各种制浆方法所制得的纸浆都需经过适当的洗涤、筛选、除杂或进一步漂白与精制以提高质量，满足生产不同品种纸张的质量要求。
2、废纸原料制浆工艺流程（1）废纸的碎解和造纸工业一样，纸浆生产厂家所使用的废纸根据来源可以分为三类：纸厂损纸；用户使用前的废纸，如印刷废料和裁切废料；用户使用后的废纸，主要包括从家庭和商店回收的废纸。
前两类废纸清洁优质，但数量少，价格高。
造纸原料蒸煮过程压力微机控制系统——《微型计算机控制技术》课程设计学院：信息工程学院班级：自动化0501班学号：05001154姓名：尚伟指导教师：贾敏智目录一、工艺要求---------------------------------------------------------------------------------------3二、系统的组成和工作原理----------------------------------------------------------------------4三、硬件电路----------------------------------------------------------------------------------------51、压力变送及A/D转换电路--------------------------------------------------------------52、D/A转换及隔离输出电路--------------------------------------------------------------63、显示电路------------------------------------------------------------------------------------84．上下限报警电路---------------------------------------------------------------------------9 5．控制系统的总电路图-------------------------------------------------------------------10四、数字控制器的设计--------------------------------------------------------------------------11五、软件设计---------------------------------------------------------------------------------------121、内存地址分配-----------------------------------------------------------------------------122、主程序流程图---------------------------------------------------------------------------123、定时中断处理程序流程图----------------------------------------------------------144、AD转换自检程序流程图-----------------------------------------------------------155．DA转换自检程序流程图----------------------------------------------------------16 6．RAM自检程序流程图--------------------------------------------------------------16 7．按键处理程序流程图---------------------------------------------------------------188．数字控制器流程图-----------------------------------------------------------------19 六、程序清单---------------------------------------------------------------------------------------201．主程序-------------------------------------------------------------------------------------20 2．AD转换程序-------------------------------------------------------------------------------25 3．标度变换程序------------------------------------------------------------------------------27 4．滤波程序-----------------------------------------------------------------------------------27 5．RAM自检程序-----------------------------------------------------------------------------29 6．数字控制器程序---------------------------------------------------------------------------30 7．显示及按键处理程序--------------------------------------------------------------------31 8．DA转换程序-------------------------------------------------------------------------------40七、系统调试---------------------------------------------------------------------------------------41八、设计总结---------------------------------------------------------------------------------------42九、参考文献---------------------------------------------------------------------------------------42一、工艺要求造纸原料蒸煮过程压力微机控制系统蒸煮过程是制浆造纸生产中的关键工序之一，对于整个造纸生产过程中纸浆得率和纸的质量有很大影响，它要求根据原料的特点、纸浆的质量和生产设备的实际情况制定出合理的蒸煮工艺，确定装球量、用碱量、蒸煮温度和压力。
造纸厂蒸煮车间有五个蒸球，依靠调节其进气量以达到控制蒸球工作压力和温度，调节喷料阀控制装料量。
用微机控制技术实现该过程的自动控制，要求蒸球的实际工作压力准确跟踪给定压力曲线。
P1:低压保压值，P2:高压保压值，T1: 空转时间，T2:升低压时间，T3:低压保持时间，T4:升高压时间，T5:高压保持时间装料控制系统示意图二、系统的组成和工作原理本压力控制系统的原理框图如下图所示它采用Atmel公司的A T89S51单片机作为控制核心，A T89S51是低功耗的8位CMOS单片机，具有8K字节在线可编程Flash存储器，内部有带看门狗。
通过其ISP接口线可以方便地在线调试程序。
A/D转换器采用具有8通道输入的ADC0809。
DBY-131型压力变送器将0-1.28Mpa的压力信号转换为0-10mA的电流输出，通过500Ω电阻转化为0-5V的电压信号供给A/D转换器采样。
单片机定时（预定值为5s，用户可根据实际在调试时进行修改）依次对5个蒸球的压力进行采样。
采样值经过内部程序数字滤波后与给定值进行比较（给定值通过程序计算按照用户给定的压力曲线变化），得到的偏差信号经PID算法程序后输出8位的阀门控制数字量。
该数字量经D/A转换器AD558转换成0-10V的电压信号，0-10V的电压信号再经隔离放大器IC ISO1002与工业现场隔离，输出4-20mA的标准电流信号控制蒸汽调节阀的开度。
当蒸球的压力大于给定值时，偏差信号E=R-C小于零，经PID运算后输出量减小，蒸汽调节阀的开度随之减小，从而使蒸球内的压力降低，重新回到平衡状态。
通过对PID参数的整定可以使蒸球的实际工作压力准确跟踪给定压力曲线。
P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7ALEP3.5WRRDP2.0三、硬件电路1、压力变送及A/D 转换电路 电路如图所示：于将压力变送器送来的0～10mA 电流信号转换为0～5V 的电压信号，ADC0809八个输入通道的地址为FE00H ～FE07H 。
单片机执行写总线指令后启动A/D 转换，通过查询EOC 的状态判断转换是否结束。
执行读总线指令后将转换后的数据读入单片机内部。
被测压力与输出量关系：DBY-131压力变送器性能指标:ADC0809技术指标2、D/A转换及隔离输出电路D/A转换器采用8位电压输出型D/A转换器DAC0832DAC0832数/模转换器的内部，具有两极输入数据缓冲器和一个R-2R T型电阻网络。
即包括一个数据寄存器、DAC 寄存器和D/A转换器三大部分。
数据寄存器和DAC 寄存器实现两次缓冲，故在输出的同时，还可以接收一个数据，提高了转换速度。
当多芯片工作时，可用同步信号实现各模拟量的同时输出。
该器件采用先进的CMOS工艺，功耗低，输出漏电流误差小，主要特性有：输出电流线性度可在满量程下调节；转换时间为1μs；数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式；增益温度补偿为0.02%FS/℃；每次输入数字为8 为二进数；功耗为20mW；逻辑电平与TTL 兼容；单一电源供电，可在5～15V 内。
DAC0832 可工作在单，双缓冲器方式。
单缓冲器方式即输入寄存器的信号和DAC 寄存器的信号同时控制，使一个数据直接写入DAC 寄存器。
这种方式适用于只有一路模拟量输出或几路模拟量不需要同步输出的系统；双缓冲器方式即输入寄存器的信号和DAC 寄存器的信号分开控制，这种方式适用于几路模拟量需要同步输出的系统。
为了提高转换精度，可增加D/A转换器的位数。
隔离放大器采用ISO1002，ISO系列隔离放大器在同一芯片上提供了电源及信号的隔离，该混合集成芯片在同一芯片上集成了一个磁电耦合DC/DC变换电源及一个电流/ 电压输出的光电耦合隔离放大器。
该芯片除为内部放大电路供电外，还可向外部输出一路隔离电压，供外部电路扩展使用。
这一特点可方便地为外部电路基准电源及外部放大电路或其他用户应用电路供电。
