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摘要:随着市场对产品多元化的需求,实际连续过程的运行,会导致连续过程中各模式间的均值和协方差发生了改变。因此连续过程的不恰当运用会给化学化工生产造成严重危害,所以这对于连续过程的检测与诊断、控制和优化带来了更高的要求。由此可见,研究开发基于STC51的连续过程故障诊断系统设计在化学化工中具有实用的应用价值。 本文以基于STC51的连续过程故障诊断系统设计为研究课题,将主成分分析法应用于化工过程故障检测与诊断中。利用STC51单片机,设计一个连续过程故障检测和诊断系统,以STC51为主要控制芯片,适当配置用于采集化工过程温度、液位、压力和流量等物理量的硬件电路,对STC51芯片进行程序设计,能够实现在连续搅拌釜反应器(CSTR)过程进行故障检测与诊断。 通过对基于STC51的连续过程故障诊断系统的研究,本文设计了一个利用STC51编写检测和报警程序,利用 Proteus设计电路原理图,通过对软、硬件调试,达到课题设计要求,完成检测算法研究,可成功实现连续搅拌釜反应器(CSTR)过程进行故障检测与诊断。
关键词:STC51,故障诊断,主成分分析法,化工过程,CSTR
目录 摘要 Abstract 1绪论-1 1.1本课题研究的意义-1 1.2国内外研究现状-2 1.3研究内容-3 2 CSTR系统控制策略-5 2.1 进料流量控制方案-5 2.2 反应釜料位控制方案-5 2.3 反应温度及升温速率控制方案-5 2.4连续搅拌反应釜的工作原理-6 2.5连续搅拌反应釜的动力学模型-7 3主成分分析法-9 3.1主成分分析(PCA)简介-9 3.2主成分分析法原理-9 3.3主成分分析算法-10 3.4基于PCA算法的故障诊断步骤-10 3.4.1离线PCA监测模型的计算步骤-11 3.4.2在线过程监测与故障诊断步骤-13 4基于STC51的连续过程故障诊断系统设计-15 4.1 AT89C51单片机-15 4.2 硬件的系统的设计-16 4.2.1操作说明-16 4.3 信号采集电路-17 4.3.1气体传感器的选择-17 4.4信号转换电路-19 4.5单片机报警的系统的设计-19 4.6温度传感器的选型-21 4.6.1 DS18B20温度传感器的存储器-21 5软件系统的设计-23 5.1软件系统的结构的分析-23 5.2子程序设计-24 5.2.1温度的程序流程设计-24 5.2.2 LED数码显示管程序流程图设计-26 6单片机系统的仿真-27 6.1 Proteus与各模块的创建-27 6.2 Proteus与Keil编程软件调试-28 总 结-33 参考文献-34 致谢-36 |