稀土萃取过程基于数字控制的流量调节器研究

论文摘要

流量是一个工业生产过程中对生产质量有着直接影响的过程参数。在稀土萃取生产过程中,虽然我国有着最先进的萃取工艺,但是从生产和科研的实践中明显可以看到,只有一个好的工艺而没有相应的设备,是不能达到预期的目标的。而本文的研究任务也正是基于此。本文首先对当前工业上常用流量控制器件进行相应分析。在此基础上,根据现场的实际条件以及控制要求,提出了以AT89C51单片机,步进电机以及电磁流量计作为核心部件的流量调节器的总体研究方案。该调节器主要由两部分组成:调节阀和执行机构。通过对传统的执行机构进行分析研究后发现,传统的电动执行机构因自身的局限性导致其在精度、可靠性、稳定性等要求比较高的场合往往并不适用。所以本文提出了一种新的执行机构模型,将执行机构分成两部分:控制器和执行器。控制器的核心控制系统是AT89C51单片机控制系统,并且根据各部分的作用将整个控制系统分成4大模块,它们分别是:步进控制模块、信号采集反馈模块、键盘及显示模块、掉电保护模块等。执行器由步进电机和电磁流量计组成。第2章详细给出了各种硬件的选型计算、说明及其相关的电路设计过程。对于调节阀,由于管道阻力等因素的存在,阀门总是存在流量特性畸变。因此第3章给出了有关阀门的流量特性分析、以及实际工作条件下的流量畸变性研究,并进一步提出了一种通过单片机的软件补偿策略来对阀门流量畸变性进行补偿的方法,同时给出了相应的算法研究。在确定好所有硬件和控制电路之后,根据相应的控制算法对各控制模块进行了控制程序设计。程序设计语言采用AT89C51单片机自带的精简汇编指令,并对所有控制程序给出详细的说明。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 我国稀土资源分布状况和工业生产现状
• 1.1.1 稀土材料简介
• 1.1.2 稀土生产过程中的制约问题
• 1.2 当前国内外稀土生产状况比较
• 1.3 萃取分离生产过程的流量控制问题
• 1.3.1 稀土萃取分离流程
• 1.3.2 常见的控制内容
• 1.4 目前主要流量控制方法
• 1.5 调节阀简述
• 1.5.1 调节阀的发展历史
• 1.5.2 调节阀的结构和分类
• 1.5.3 调节阀常见的执行机构
• 1.6 选题目的与意义
• 1.6.1 选题目的
• 1.6.2 选题意义
• 1.7 论文主要研究内容
• 第二章 调节器执行机构控制方案及硬件设计
• 2.1 现场情况及控制要求
• 2.2 控制方案
• 2.3 控制器硬件设计及选型
• 2.3.1 单片机选型
• 2.3.2 外围功能模块设计
• 2.4 执行器设计及选型要求
• 2.4.1 步进电机选型要求
• 2.4.2 电磁流量计选型
• 2.5 调节器安装要求
• 2.6 本章小结
• 第三章 调节阀的流量特性与补偿策略研究
• 3.1 调节阀工作原理
• 3.2 调节阀的流通能力
• 3.3 调节阀的流量特性
• 3.3.1 调节阀的理想流量特性
• 3.3.2 调节阀的工作流量特性
• 3.4 流量补偿与修正
• 3.4.1 补偿原理
• 3.4.2 反馈补偿策略
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 软件总体程序设计
• 4.2 系统控制设计
• 4.3 程序设计语言
• 4.3.1 MCS-51 单片机指令简介
• 4.3.2 指令格式
• 4.3.3 指令寻址方式
• 4.4 单片机系统资源分配
• 4.4.1 片内RAM
• 4.4.2 片内ROM
• 4.5 键值处理及显示程序
• 4.6 阀门开度控制程序设计
• 4.6.1 频率查找程序设计
• 4.6.2 步进控制程序设计
• 4.7 阀门开度补偿控制程序设计
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 公开发表的论文