基于S3C44B0X的糖厂pH值控制系统的研究

论文摘要

澄清工段是制糖生产工艺中重要的环节之一,而pH值是该环节的关键控制参数。pH值控制过程具有非线性、大滞后等特点。目前,许多企业的pH值控制过程仍然采用以8位单片机为核心的控制器,控制效果不够理想,也不适应现代生产企业“管控一体化”的要求。为此,本文研究了一套以32位嵌入式微控制器S3C44B0X为核心的嵌入式控制系统。本文在详细分析pH值控制原理的基础上,根据糖厂澄清工段pH值控制系统的功能需求,完成了基于S3C44B0X的嵌入式控制器的设计。首先,为了解决处理器I/O口的扩展问题以及处理器与外部A/D、D/A电平不匹配的问题,使用EPM7128STC100扩展了多组I/O;使用AD7874和DAC8420扩展了S3C44B0X的外部A/D、D/A;完成了玻璃电极清洗装置的驱动电路。其次,编写并测试了EPM7128STC100的I/O功能程序,A/D、D/A模块和玻璃电极清洗装置的驱动程序。最后,论文将专家PID控制算法应用于本控制器,并在Matlab环境下的糖厂澄清工段神经网络模型的基础上,进行了半实物仿真控制实验,同时与普通PID控制算法进行了对比实验。实验结果表明专家PID控制算法的控制效果优于普通PID算法,基本满足控制要求,为下一步的工业应用打下良好基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与国内外现状
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 澄清工段pH值控制系统的研究背景及现状
• 1.2 课题来源及其研究的意义
• 1.2.1 课题来源
• 1.2.2 课题的研究意义
• 第二章 糖厂澄清工段控制系统
• 2.1 亚硫酸法生产工艺
• 2.2 澄清工段亚硫酸法生产工艺要求
• 2.2.1 预灰和一次加热
• 2.2.2 硫熏中和
• 2.2.3 二次加热
• 2.2.4 影响pH值的因素
• 第三章 糖厂澄清工段PH值控制系统的设计
• 3.1 控制系统硬件设计
• 3.1.1 pH值检测装置
• 3.1.2 执行装置
• 3.1.3 ARM嵌入式控制器
• 3.2 控制系统软件设计
• 3.2.1 EPM7128STC100的功能编程
• 3.2.2 A/D模块驱动
• 3.2.3 D/A模块驱动
• 3.2.4 玻璃电极酸洗装置驱动
• 3.2.5 数据处理程序
• 第四章 控制算法的设计
• 4.1 专家控制
• 4.1.1 专家PID控制
• 4.2 实验结果及分析
• 4.2.1 试验装置
• 4.2.2 实验方案
• 4.2.3 实验结果及分析
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 附录
• 附录A DA芯片的初始化和启动
• 附录B 玻璃电极清洗电机驱动程序
• 附录C 定时器中断服务程序
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文与研究成果