基于化學(xué)反應(yīng)釜過程控制系統(tǒng)-水溫控制

1、指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)： 審定成績(jī)： 大 學(xué)自 動(dòng) 化 學(xué) 院過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目：基于工業(yè)化學(xué)反應(yīng)釜的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師： 老師 單位（二級(jí)學(xué)院）： 自 動(dòng) 化 學(xué) 院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2014 年 6 月自動(dòng)化學(xué)院制基于過程控制反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：溫度是化學(xué)反應(yīng)釜生產(chǎn)過程中對(duì)反應(yīng)過程影響最重要的的因素之一，溫度的控制精度、系統(tǒng)響應(yīng)速度及穩(wěn)定度是衡量溫度系統(tǒng)性能指標(biāo)的關(guān)鍵因素，準(zhǔn)確地控制反應(yīng)釜內(nèi)原料在不同溫度下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)具有重要意義。首先，本系統(tǒng)對(duì)反應(yīng)釜的溫度進(jìn)行分析，得出了冷劑流量對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)溫度的傳遞函數(shù)。其次，通過單片機(jī)，利用

2、繼電器、DS18B20溫度傳感器、LCD液晶顯示屏等設(shè)計(jì)了對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱與降溫來實(shí)現(xiàn)反應(yīng)釜溫度控制的具體電路和實(shí)時(shí)系統(tǒng)，對(duì)實(shí)際化學(xué)反應(yīng)過程中的溫度變化進(jìn)行模擬，并利用經(jīng)典控制理論中的PID算法得到反應(yīng)時(shí)的最優(yōu)控制，并給出了詳細(xì)的分析步驟和控制算法。最后，通過組態(tài)軟件對(duì)整個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的模擬。關(guān)鍵詞：溫度控制 PID 單片機(jī) 組態(tài)王一、背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.1 問題研究背景在化工生產(chǎn)過程中, 連續(xù)反應(yīng)釜是一種常用的、重要的反應(yīng)容器。其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理較為復(fù)雜, 受到外界條件、原料純度、催化劑的類型等諸多因素的影響，所以難以建立精確的數(shù)學(xué)模型, 致使整套設(shè)備的自動(dòng)化水平較低。而且在反應(yīng)

3、釜中進(jìn)行的反應(yīng)一般屬于放熱反應(yīng), 反應(yīng)放熱量大, 傳熱效果卻不理想, 因此反應(yīng)釜內(nèi)溫度一般具有大滯后、非線性等特征。針對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)溫度變化的特點(diǎn), 設(shè)計(jì)良好的溫度控制系統(tǒng)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。在我國，盡管大中城市的科學(xué)技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展比較快，但是在眾多的小城市與農(nóng)村地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)不夠發(fā)達(dá)，政府扶持力度不夠，存在許多不太安全的小規(guī)?；どa(chǎn)項(xiàng)目，給人們的人生安全與財(cái)產(chǎn)安全帶來了一定的威脅。所以，如何更安全的進(jìn)行化工生產(chǎn)已經(jīng)成為了政府和各種研究機(jī)構(gòu)亟待解決和完善的事。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前關(guān)于反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題國內(nèi)外都有一些研究，并且已經(jīng)基本滿足了工業(yè)需求。如Shinskey 與We

4、instein 提出的雙模控制(dual-mode)，采用bang-bang+PID 控制，其大致步驟為：過程開始時(shí)，全力加熱，直至反應(yīng)釜溫度距其設(shè)定值為t1 度，然后全力冷卻，持續(xù)TD1分鐘，此后，將夾套水溫設(shè)定值定在某個(gè)合適的中間溫度，持續(xù)TD2 分鐘，最后，用串級(jí)PID 控制器控制夾套水溫度。如果參數(shù)選擇得當(dāng)，雙?？刂剖怯行У摹rthur Jutan 與 Ashok Uppal 提出將反應(yīng)熱作為一種擾動(dòng)，采用適當(dāng)?shù)姆椒ü烙?jì)出來，用前饋控制抵消；余下的部分近似為線性系統(tǒng)，可以用PID 控制。Barry 與Sandro 采用GMC 方法控制反應(yīng)釜溫度，得到了很好的仿真結(jié)果，并且進(jìn)一步考察了

5、操作條件與過程參數(shù)變動(dòng)時(shí)被控過程的魯棒性，發(fā)現(xiàn)GMC的魯棒性明顯強(qiáng)于雙?？刂?。為適應(yīng)化工生產(chǎn)的新特點(diǎn)，一些過程控制領(lǐng)域中的新技術(shù)正在由理論研究轉(zhuǎn)向生產(chǎn)踐，如信息綜合處理技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、各種智能控制技術(shù)、軟計(jì)算技術(shù)和快速仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)等。過程控制采用的技術(shù)工具，由基地式儀表、氣動(dòng)單元式組合式儀表、電動(dòng)單元組合式儀表型、型、型，發(fā)展到現(xiàn)在的可編程單回路、雙回路、三回路調(diào)節(jié)器和分散綜合控制系統(tǒng)(DCS)。當(dāng)前，傳統(tǒng)的DCS 正借助于微處理器硬軟件和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，朝著標(biāo)準(zhǔn)化、開放化和盡量采用市場(chǎng)通用的優(yōu)良硬、軟件的方向，逐漸地、相互融合地向開放的DCS發(fā)展。如Honeywell 的 TP

6、S，它采用通用的軟件將企業(yè)的internet 網(wǎng)與局部控制網(wǎng)、通用控制網(wǎng)和系統(tǒng)總線連接在一起，配備各種平臺(tái)、操作站以滿足不同層次使用人員的要求。另外，最近發(fā)展起來的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(FCS)也是一種新的開放式的分布式控制系統(tǒng)。它把專用封閉協(xié)議變成標(biāo)準(zhǔn)開放協(xié)議，使系統(tǒng)共有完全數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力：在結(jié)構(gòu)上，采用了全分布式方案，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，提高了系統(tǒng)靈活性和可靠性：它突破了集散型控制系統(tǒng)DCS 中采用專用網(wǎng)絡(luò)的缺陷。因此對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)控制系統(tǒng)研究具有重大的意義。據(jù)報(bào)道，美國猶他州鹽湖城Flying 煉油廠、孟山都化工廠、我國安慶安菱化工廠、吉林油田甲醇廠已采用FCS，取得了

7、明顯的經(jīng)濟(jì)效益。專家估計(jì)，F(xiàn)CS 將在石化行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。二、化學(xué)反應(yīng)釜的過程分析所謂過程系統(tǒng)是指研究一類以物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程。為了進(jìn)一步改善工藝操作，提高自動(dòng)化水平，優(yōu)化生產(chǎn)過程，加強(qiáng)生產(chǎn)上的管理，需要研究這類過程的描述、設(shè)計(jì)、模擬、仿真、控制和管理，最終能夠顯著地增加經(jīng)濟(jì)效益。在了解和掌握了工藝流程和生產(chǎn)過程動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上，需要根據(jù)生產(chǎn)對(duì)控制提出要求。而過程控制就是應(yīng)用控制理論，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行綜合分析并設(shè)計(jì)出包括被控對(duì)象、調(diào)節(jié)器、檢測(cè)裝置和執(zhí)行器在內(nèi)的過程控制系統(tǒng)，最后采用合適的技術(shù)手段加以實(shí)現(xiàn)2.1反應(yīng)釜的基本結(jié)構(gòu)化學(xué)反應(yīng)釜有間歇式和連續(xù)式兩種。間歇式反應(yīng)釜通常用于液相反應(yīng)

8、，而連續(xù)式反應(yīng)釜通常用于均相和非均相的液相反應(yīng)。圖 1 反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)示意圖反應(yīng)釜的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。反應(yīng)釜由攪拌容器和攪拌機(jī)兩部分組成，攪拌容器包括筒體、換熱元件級(jí)內(nèi)構(gòu)件；攪拌機(jī)由攪拌器、攪拌軸及其密封裝置、傳動(dòng)裝置等組成。筒體為一個(gè)鋼罐形容器，可以在罐內(nèi)裝入物料，使物料在其內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。為了維持反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)溫度，需要設(shè)置換熱元件。常用的換熱元件為夾套，它包圍在筒體的外部，其與容器外壁形成密閉的空間。在此空間通入冷卻或加熱介質(zhì)，通過夾套內(nèi)壁傳熱，可冷卻或加熱容器內(nèi)的物料。為了測(cè)量釜內(nèi)的溫度，在罐內(nèi)裝有鋼制的溫度計(jì)套管，可將溫度計(jì)或溫度傳感器放入其中。為了滿足工藝的需求還可以外接附件裝置。

9、2.2反應(yīng)釜的工作原理在進(jìn)行化學(xué)之前，先將反應(yīng)物按照一定的比例進(jìn)行混合，然后與催化劑一同投入反應(yīng)釜內(nèi)，在反應(yīng)釜的夾套中通以一定的高壓蒸汽，進(jìn)而提高反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，通過攪拌使物料溫度均勻，當(dāng)釜內(nèi)溫度達(dá)到預(yù)定的溫度時(shí)，保持一定時(shí)間的恒溫以使化學(xué)反應(yīng)正常進(jìn)行，反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行冷卻。然而，大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，在反應(yīng)的過程中釜內(nèi)的溫度會(huì)進(jìn)一步上升，所以需要采取一定的技術(shù)手段把釜內(nèi)的溫度控制在某一個(gè)適宜的溫度范圍內(nèi)，使整個(gè)化學(xué)反應(yīng)速率一直保持到最大。如果溫度偏低或偏高，會(huì)影響反應(yīng)進(jìn)行的深度和反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，從而影響了產(chǎn)品的質(zhì)量并浪費(fèi)了資源。為了是釜內(nèi)溫度穩(wěn)定，本系統(tǒng)采用噴霧的形式對(duì)放熱反應(yīng)的釜內(nèi)進(jìn)行

10、降溫，從而把釜內(nèi)的溫度控制在一個(gè)適宜的溫度范圍內(nèi)使之符合工藝要求。2.3反應(yīng)釜的控制方案在設(shè)計(jì)反應(yīng)釜控制器時(shí)有必要弄清反應(yīng)釜的控制目標(biāo)和可能的控制手段。本系統(tǒng)將從將從以下幾個(gè)方面考慮控制指標(biāo)。（1）能量平衡要保持反應(yīng)釜的熱量平衡，應(yīng)使進(jìn)入反應(yīng)器的熱量與流出的熱量及反應(yīng)生成的熱量之間相互平衡。能量平衡控制對(duì)反應(yīng)釜來說至關(guān)重要，它決定了反應(yīng)過程中的生產(chǎn)安全，也間接的保證反應(yīng)釜的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到工藝要求。（2）約束條件與其他化工操作設(shè)備相比，反應(yīng)釜操作的安全性具有更重要的意義沒這樣就構(gòu)成了反應(yīng)釜控制中的一系列約束條件。例如，不少具有催化劑的反應(yīng)中，一旦溫度過高或過低，反應(yīng)物中含有雜質(zhì)，將會(huì)導(dǎo)致催化劑的破

11、損和中毒。在有些氧化反應(yīng)中，反應(yīng)物的配比不當(dāng)會(huì)引起爆炸等等。因此，在設(shè)計(jì)中經(jīng)常配置報(bào)警或自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)。反應(yīng)釜控制指標(biāo)的選擇是反應(yīng)釜控制方案設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵問題。其主要是反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量、收率、主要產(chǎn)品的含量和產(chǎn)物分布等。如果直接把這些問題作為被控對(duì)象，反應(yīng)要求就得到了保證。但是，由于考慮的指標(biāo)越多，對(duì)整個(gè)反應(yīng)過程的控制就越難準(zhǔn)確的控制。并且，由于測(cè)量手段的限制某些指標(biāo)并不便測(cè)量，從而難以作為真正的控制指標(biāo)。然而，反應(yīng)過程中，溫度和上述指標(biāo)密切相關(guān)，又便于測(cè)量，所以本作品主要將溫度作為被控量。 三、總體方案及控制算法3.1 總體方案分析反應(yīng)釜內(nèi)的溫度控制是化工生產(chǎn)過程的中心環(huán)節(jié)，目的是保

12、證反應(yīng)過程的產(chǎn)物達(dá)到一定質(zhì)量和控制要求，并確保反應(yīng)的安全進(jìn)行。由于溫度能較好地測(cè)量與分析，并且能夠一定程度上反映出釜內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的過程，所以選用溫度為間接參數(shù)是最有效的方法。因此本作品的主要任務(wù)就是要實(shí)現(xiàn)溫度的智能控制。要實(shí)現(xiàn)溫度的精確控制，就要有精確的溫度傳感器，本作品采用DS18B20溫度傳感器實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度采集，模擬整個(gè)反應(yīng)釜內(nèi)物料的溫度采集，其精度較高。然而，反應(yīng)釜內(nèi)的溫度有一定的限制，在開始階段，由于溫度低于設(shè)定的反應(yīng)溫度，需要通過加熱裝置對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱進(jìn)而提高物料的溫度。當(dāng)溫度接近催化劑的最適溫度時(shí)，釜內(nèi)的原料進(jìn)行快速反應(yīng)，并釋放出反應(yīng)熱，使釜內(nèi)的溫度上升較快，當(dāng)溫度超過給定值時(shí)，催

13、化劑的活性被抑制，從而使化學(xué)反應(yīng)的速率迅速下降，所以為了將釜內(nèi)溫度控制在某一適宜的溫度范圍內(nèi)，本作品采用對(duì)釜內(nèi)進(jìn)行冷劑噴霧來平衡釜內(nèi)的溫度，從而使釜內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)始終保持在最適宜的狀態(tài)下。為了便于讀取和控制釜內(nèi)溫度，本作品采用LCD液晶顯示屏來實(shí)現(xiàn)顯示功能，同時(shí)通過鍵盤來實(shí)現(xiàn)工況、反應(yīng)釜內(nèi)要達(dá)到的溫度設(shè)定。3.2反應(yīng)釜的控制算法及其動(dòng)態(tài)特性為了對(duì)釜內(nèi)溫度進(jìn)行較為精確的控制，有必要將反應(yīng)過程分成釜內(nèi)物料升溫過程和化學(xué)反應(yīng)開始兩個(gè)階段，其每個(gè)過程中釜內(nèi)溫度的變化情況有較大的差異。下面將對(duì)這兩個(gè)過程加以分析。（1）升溫過程一般的化學(xué)反應(yīng)在常溫條件下基本上可以忽略其反應(yīng)速率，所以需要采用加熱裝置對(duì)釜內(nèi)物

14、料進(jìn)行加熱。其結(jié)構(gòu)框圖如下所示：圖 2 釜內(nèi)升溫過程結(jié)構(gòu)示意圖圖2 反應(yīng)釜系統(tǒng)調(diào)節(jié)框圖此升溫過程類似于工業(yè)中較為成熟的電加熱爐問題，類比兩者可得出反應(yīng)釜內(nèi)溫度變化量對(duì)控制熱蒸汽變化量之間的傳遞函數(shù)形式為：為一階慣性環(huán)節(jié)。（2）反應(yīng)過程一旦化學(xué)反應(yīng)開始，由于反應(yīng)過程中會(huì)自動(dòng)放熱，所以釜內(nèi)溫度會(huì)升高的越來越快。當(dāng)內(nèi)部溫度達(dá)到催化劑最適宜的溫度時(shí)，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到最快。當(dāng)溫度超過給定值時(shí)，催化劑的活性被抑制，從而使化學(xué)反應(yīng)的速率迅速下降，所以為了將釜內(nèi)溫度控制在某一適宜的溫度范圍內(nèi)，所以采用對(duì)釜內(nèi)進(jìn)行冷劑噴霧來平衡釜內(nèi)的溫度，從而使釜內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)始終保持在最適宜的狀態(tài)下。其過程的結(jié)構(gòu)框圖如下所示： 圖

15、3 反應(yīng)過程中結(jié)構(gòu)框圖四、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成本作品設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)硬件電路主要由主控制器、DS18B20數(shù)字溫度計(jì)、輸出控制電路、鍵盤、LCD顯示電路及電源等組成，系統(tǒng)的硬件組成下圖所示：圖4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖主控制器采用AT89C52單片機(jī)，溫度采集采用DS18B20溫度傳感器，不需要A/D轉(zhuǎn)換電路。其測(cè)溫速度快，精度高，互換性好?？傮w硬件電路圖如下圖所示：圖5 硬件電路總體電路圖4.2電源模塊電源模塊功能為把220V交流電轉(zhuǎn)為5V直流電，以此給電機(jī)供電。電源模塊我們選擇AMS1117電源芯片，其具有完善的保護(hù)電路，包括過流、過壓、電壓反接保護(hù)。使用這個(gè)芯片只需要極少的外圍元

16、件就能構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。與LM2940穩(wěn)壓器件相比，AMS11117具有更低的工作壓降和更小的靜態(tài)工作電流，可以使電池獲得相對(duì)更長(zhǎng)的使用時(shí)間。由于熱損失小，因此無需專門考慮散熱問題。而且其紋波很小，又為線性穩(wěn)壓芯片，可以為單片機(jī)及片外AD模塊提供很穩(wěn)定的工作電壓！電源模塊電路圖如下：圖6 電源模塊原理圖4.3LCD顯示模塊方案一：數(shù)碼管顯示，由于本題要求實(shí)時(shí)的顯示輸出給定轉(zhuǎn)速、實(shí)際速度以及PWM的占空比，數(shù)碼管只能顯示數(shù)字不能顯示英文字符。方案二：LED點(diǎn)陣顯示，LED點(diǎn)陣顯示雖然能夠顯示數(shù)字和字符，但是顯示的效果不好，而且不易編程。方案三：LCD液晶顯示，LCD液晶顯示不但能顯示字符和數(shù)字，

17、而且效果較好，且容易實(shí)現(xiàn)。綜上，我們選用LCD1602液晶顯示，進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。圖7 LCD顯示電路5、 系統(tǒng)仿真5.1 MATLAB仿真如下：圖8 Simulink仿真模塊圖9 PID電路模塊圖10 比例控制仿真效果只有比例環(huán)節(jié)，且比例系數(shù)為1，增大KP時(shí)，可以減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，系統(tǒng)的超調(diào)量也隨之增大，以后的峰值呈現(xiàn)較大振蕩。圖 11 比例積分仿真效果加上積分環(huán)節(jié)之后K=1;Ti=100，在原有的P調(diào)節(jié)上加入一個(gè)積分環(huán)節(jié)，可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，消除或減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，產(chǎn)生較好的效果，最終趨于設(shè)定值。圖12 比例積分微分仿真效果再加上微分環(huán)節(jié)，Td=50，PID調(diào)節(jié)器是

18、常規(guī)調(diào)解中性能最好的一種調(diào)節(jié)器，加入的微分環(huán)節(jié)有降低超調(diào)量減少調(diào)節(jié)時(shí)間和上升時(shí)間的作用，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，在PID調(diào)節(jié)的作用下，兼顧快速性與無靜差的特點(diǎn)，曲線跟快速的趨于穩(wěn)定，且達(dá)到較高的調(diào)節(jié)質(zhì)量。圖13 PID封裝后參數(shù)界面對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)后，系統(tǒng)綜合性能提高。5.2 組態(tài)王系統(tǒng)仿真如下：圖14 原系統(tǒng)仿真結(jié)果不加算法控制的反應(yīng)近似視為上圖反應(yīng)過程線是一個(gè)升溫過程，后溫度達(dá)到反應(yīng)開始的階段，化學(xué)反應(yīng)劇烈放熱，爐內(nèi)溫度迅速升高，過高導(dǎo)致反應(yīng)驟停，冷調(diào)節(jié)閥的作用使得溫度下降，反應(yīng)再次開始，放熱再升溫再制冷，不斷循環(huán)，形成不停地震蕩。利用PID 調(diào)節(jié)之后的響應(yīng)曲線，系統(tǒng)性能改善，與仿真一

19、致，見圖15圖15 PID調(diào)節(jié)結(jié)果5.3 組態(tài)王運(yùn)行界面如下圖16 調(diào)節(jié)前系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果 爐溫升溫過程中熱調(diào)節(jié)閥作用，爐內(nèi)溫度實(shí)時(shí)顯示圖17 PID調(diào)節(jié)結(jié)果接近穩(wěn)定后，冷調(diào)節(jié)閥工作，由于化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，冷調(diào)節(jié)閥使得爐內(nèi)溫度達(dá)到平衡，熱調(diào)節(jié)閥可以不工作。實(shí)際溫度控制系統(tǒng)中輸出驅(qū)動(dòng)電路控制器將其PID運(yùn)算的結(jié)果轉(zhuǎn)化為不同占空比的脈沖信號(hào)輸出，該信號(hào)作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)還需要經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路。利用PWM（脈沖寬度調(diào)制）原理利用單片機(jī)定時(shí)器1中斷生成PWM波，占空比通過按鍵可調(diào)圖18 PWM波形參考文獻(xiàn)1三諸靜模糊控制理論與系統(tǒng)原理仁M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20052劉學(xué)君反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的研究D河北：燕山

20、大學(xué)，20043張輝，閏廣平即聚合釜的自動(dòng)控制J古林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，21:50-524鞠麗葉自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制在爐溫控制的應(yīng)用J青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，25(1):83-875丑王偉廣義預(yù)測(cè)控制理論及其應(yīng)用M北京:科學(xué)出版社，19986張濤反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)的研究D山東：青島大學(xué)，2009附錄 附錄一：C語言程序#include < reg51.h >#include < intrins.h >sbit DQ=P12;#define uchar unsigned char#define uint unsigned int sbit lcdrs = P10 ;sb

21、it lcden = P11 ;sbit beer=P31;sbit ledr=P32;sbit ledg=P14;sbit jiare=P13;sbit jiashui=P30; uchar num,temp;uint tvalue,key,dengyu,newtep,new=40; uint temper,temper1,zhiwen,en,a;uchar code table = "please input-" ;uchar code table1 = '0','1','2','3','4'

22、;,'5','6','7','8','9','-' ;uchar code table2 = "your aim tp " ;void delay(uint z) uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-); void delay_18B20(unsigned int i)/延時(shí)1微秒 while(i-); void ds1820rst() unsigned char x=0;DQ = 1; /DQ復(fù)位delay_18B20(4

23、); /延時(shí)DQ = 0; /DQ拉低delay_18B20(100); /精確延時(shí)大于480usDQ = 1; /拉高delay_18B20(40); uchar ds1820rd()/讀數(shù)據(jù) unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i>0;i-) DQ = 0; /給脈沖信號(hào) dat>>=1; DQ = 1; /給脈沖信號(hào) if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(10); return(dat);void ds1820wr(uchar wdata)/寫數(shù)據(jù)unsigned char i=0; f

24、or (i=8; i>0; i-) DQ = 0; DQ = wdata&0x01; delay_18B20(10); DQ = 1; wdata>>=1; int read_temp()/讀取溫度值并轉(zhuǎn)換uchar a,b;uint tvalue;/溫度值ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);/跳過讀序列號(hào)ds1820wr(0x44);/啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);/跳過讀序列號(hào) ds1820wr(0xbe);/讀取溫度a=ds1820rd();b=ds1820rd();tvalue=b;tvalue<

25、<=8;tvalue=tvalue|a;tvalue=tvalue*(0.625);/溫度值擴(kuò)大10倍，精確到1位小數(shù)return(tvalue);void cewen() delay(1); temper=read_temp();delay(1); temper1=temper/10; /*以下部分為鍵盤掃描及計(jì)算器實(shí)現(xiàn)功能區(qū)域*/void swith() temp=P2; /將P3口當(dāng)前的狀態(tài)復(fù)制給臨時(shí)變量temp temp=temp&0xf0;/temp與0xf0進(jìn)行與運(yùn)算，通過與運(yùn)算的結(jié)果判斷出相應(yīng)的行數(shù)有沒有被按下 if(temp!=0xf0) delay(10); /

26、延時(shí)去抖操作 temp=P2; temp=temp&0xf0;/重新讀取P3口在進(jìn)行一次操作，判斷按鍵是否真的被按下 if(temp!=0xf0) temp=P2; switch(temp) /以下部分表示16個(gè)按鍵各自被按下時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的賦值操作 case 0xee: key=1;en=1;break; case 0xde: key=2;en=1;break; case 0xbe: key=3;en=1;break; case 0x7e: zhiwen=1;break; /表示第一種運(yùn)算，“加”運(yùn)算 case 0xed: key=4;en=1;break; case 0xdd: key

27、=5;en=1;break; case 0xbd: key=6;en=1;break; case 0x7d: dengyu=1;break;/表示第二種運(yùn)算，“減”運(yùn)算 case 0xeb: key=7;en=1;break; case 0xdb: key=8;en=1;break; case 0xbb: key=9;en=1;break; case 0x7b: ;break; /表示第三種運(yùn)算，“乘”運(yùn)算 case 0xe7: break; case 0xd7: key=0;en=1;break; case 0xb7: break;/等于號(hào)被按下，用dengyu這一變量記錄下來 case 0

28、x77:;break;/表示第四種運(yùn)算，“除”運(yùn)算 while(temp!=0xf0) /等待按鍵釋放 temp=P2;temp=temp&0xf0; void keyscan() P2=0xfe;swith(); /將第一行低至為低電平，后調(diào)用swith函數(shù) P2=0xfd;swith(); /將第二行低至為低電平 P2=0xfb;swith(); /將第三行低至為低電平 P2=0xf7;swith(); /將第四行低至為低電平 void writecom(uchar com) lcdrs = 0 ; P0=com ; delay(5);lcden = 1 ;delay(5);lcden = 0 ;void lcd_data(uchar date) lcdrs = 1 ;P0=date ;delay(5);lcden = 1 ;delay(5);lcden = 0 ; void init() writecom(0x38) ;writecom(0x0c) ; writecom(0x06) ; writecom(0x01) ; void main() init();