纸浆浓度的系统设计

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1、目录一、设计背景·························································1二、纸浆浓度控制系统的数学模型及工作原理12.1纸浆浓度控制系统的数学模型·····························2.2纸浆浓度控制系统的工作原理·································三、单片机硬件电路43.1ADC0809模数转换器43.2选择芯片89C5143.3蜂鸣器·····························

2、·····················3.4硬件原理图···············································五、主要程序10六、设计总结···················································1.设计背景在制浆生产过程中,纸浆浓度的精确控制可以稳定打浆效果,对于抄纸过程则可以稳定上网纸浆浓度、减少纸张定量波动、增加抄纸生产稳定性、提高纸张质量,因此,稳定地调节纸浆浓度是实现工艺目标,达到质量标准的重要环节,也是较难解

3、决的问题之一。纸浆浓度的调节过程是一个纯滞后过程,其滞后时间受浆料流速、浓度变送器的安装位置等因素影响。基于上述基础之上，提出了专家PID控制的方案。2纸浆浓度控制系统的数学模型及工作原理2.1纸浆浓度控制系统的数学模型浓度控制系统由纸浆浓度变送器（浓度计）、电动调节阀、浓度控制器三部分组成，如图1所示：要对浓度控制系统做更深入的讨论，必须要有系统的数学模型，在此给出了系统的数学模型，其浓度控制的传递函数表达式为：.为纸浆浓度测量的拉氏变换，U(s)为阀门开度的拉氏变换。2.2纸浆浓度控制系统的工作原理纸

4、浆浓度自动控制系统组成如图2所示。纸浆浓度变送器把浆管内流动的浆料的浓度转换成4-20mA电流信号送入浓度控制器。经过A/D转换成浓度数值信号送显示器，并将此浓度值与用户设定值比较，控制器按两者差值调节电动阀的开度，从而调节进入浆泵的稀释水量，使输浆管内的浆料浓度发生变化，这时浓度变送器将检测到新的浓度。重复上述过程，使浆料浓度逐渐接近用户设定的浓度值，最终得到浓度稳定的浆料。（因为是用稀释手段调节浓度，在使用中需保证来浆浓度高于设定浓度。）图23.硬件电路3.1ADC0809模数转换器ADC0809是采

5、样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近。ADC0809原理图3.2选择芯片89C5189C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输

6、出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器。引脚说明：①电源引脚         Vcc（40脚）：典型值＋5V。Vss（20脚）：接低电平。       ②外部晶振X1、X2分别与晶体两端相连接。当采用外部时钟信号时，X2接振荡信号，X1接地.③输入输出口引脚：      ④控制引脚：RST/Vpd、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。3.3蜂鸣器蜂鸣器用于电压越界时的声音报警。蜂鸣器原理图3.4硬件

7、原理图硬件原理图说明：硬件原理图由89C51单片机，ADC0809模数转换器，DA数模转换器，电位器，蜂鸣器和七段LED显示其组成。4PID控制目前在造纸行业中普遍采用传统PID算法，传统PID算法虽然具有结构简单实现方便、适应性强等特点，但在实际运行过程中不能满足实际生产的要求，其主要表现在：1）在纸浆浓度调节中，由于电动执行器属于惯性环节，采用传统PID调节必产生严重的滞后效应，很难使系统取得良好的控制效果；2）由于过程参教在生产过程中变化很大，加之设备的老化和来自其它方面的干扰，因此，一般的固定参数

8、控制器无法适应这些变化，不能始终保持最优运行，有时甚至出现稳定性问题。间单地说，也就是调节缓慢、抗干扰能力弱、稳定性差等。在上述基础上，提出了专家PID控制改进方案。专家系统是指将专家系统理论和技术同控制理论方法技术相结合，在未知环境下，仿效专家的智能，实现对系统的控制。而专家PID控制是将专家控制原理与常规PID控制相结合，可以相互取长补短，进一步提高系统的控制性能。专家PID控制器原理框图如图3所示。PID控制器原理框图根