论文总字数：16986字

摘 要

在这个自动化技术迅速发展的时代，尤其在石油化工行业里，实现流量控制的自动化发展是提高石油利用率的重要方式。较以往通过手动调节阀门开度来控制石油流量的方法，不仅极大地提高了流量控制的准确性，而且节约了人力，同时还提高了生产力，适合用于大规模的实际生产中。

本文通过结合所学化工知识和自动化控制技术尤其是单片机技术，阐述控制石油精馏过程的进料流量测量的方法。介绍一种基于AT89S52单片机的流量控制系统研制过程。并且完成了电路板的焊接和相关调试工作。

关键词：石油；流量；自动化；单片机

Microcontroller-based Oil Distillation Process Flow Control System Development

Abstract

In this era of rapid development of automation technology, especially in the petrochemical industry, the development of automated traffic control is an important way to improve the utilization of oil. Adjusting the valve opening degree than in the past to control the flow of oil through the manual method, not only greatly improve the accuracy of flow control, and save manpower, while improving productivity, suitable for large-scale practical production.

By combining the science of chemical knowledge and automation technology, especially single-chip technology, elaborate control methods feed flow measurement of petroleum distillation process. Introduction of an AT89S52 microcontroller-based flow control system development process. And completed the circuit board soldering and related debugging.

Keywords: Oil; Flow; Automation; Microcontrollers

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1选题背景 1

1.2课题研究与意义 1

1.2.1课题内容 1

1.2.2课题意义 2

1.3 单片机 3

1.3.1 单片机的简介 3

1.3.2单片机的应用 3

1.3.3 AT89S52单片机 4

第二章 石油精馏塔设备介绍 5

2.1 石油精馏塔简介 5

2.2 流量与流量计 6

2.2.1简介 6

2.2.2发展前景 6

2.2.3液体流量计介绍 6

2.2.3.1差压式流量计 6

2.2.3.2容积式流量计 7

2.2.3.3浮子流量计 7

2.2.3.4涡轮流量计 7

2.2.3.5涡衔流量计 8

2.3控制器 8

2.4流量控制阀 9

第三章 硬件焊接及测试 10

3.1硬件介绍 10

3.1.1 AT89S52芯片 10

3.1.2 74LS374芯片 12

3.1.3 LED数码管 13

3.1.4 按钮 14

3.1.5 排阻 14

3.2 硬件焊接 14

3.2.1 说明 14

3.2.2 焊接过程 14

3.3 硬件测试 16

第四章 结论及展望 17

4.1结论 17

4.2展望 17

致 谢 18

参考文献 19

附 录 20

第一章 引 言

1.1选题背景

石油化工是我国经济的最重要的支柱产业之一。为了开采和利用石油资源，国家投入了大量的人力和物力。众所周知，我们现在主要通过对石油中原油精馏的方式利用石油资源来满足人们所需求的化学产品。然而，石油的精馏过程需要严格控制原油的进料流量，才能使我们需要的例如汽油、煤油、轻柴油、重柴油等产品的产率最大化。在这个自动化控制技术应用越发广泛的时代，我们完全可以将自动化技术应用到石油化工行业以造福于人类。

在以往石油的精馏过程中，主要是通过人工调节阀门的开度来控制原油和水蒸气的进料量的。这种方法不仅浪费人力，而且进料量不准确，使得石油精馏获得的产品产率得不到保证。通过自动化控制技术尤其是单片机方面知识的学习，我们可以利用单片机的原理对石油精馏过程中原油的进料量进行严格的控制^[1]。这种方法不但可以节省大量的劳动力，还能准确地加料，极大地提高了石油的利用率。本次毕业设计我结合所学自动化控制技术尤其是单片机方面的知识，设计了一种基于AT89S52单片机的流量控制系统，用于控制石油精馏过程的进料量。

我设计的这种基于单片机的石油精馏过程流量系统的所研究对象就是像石油、水等等这样的液体的流量。首先，要利用流量计对流量进行检测，然后利用单片机在控制方面的作用来控制液体的流量。通过查阅相关资料，我了解到其实流量可以分为瞬时流量和累积流量两种不同的形式。瞬时流量就是在某一个时刻通过管道的液体的流量，这是一个变瞬时量，容易受到很多因素的影响。然而，累积流量就是在某一段时间内通过管道的液体的流量。在实际测量中，我们需要测量这两种流量才能知道液体在管道内的状态。就像是百米赛跑的运动员，不仅要知道他的平均速度，还要知道他在某一时刻的速度。因为只有这样才能对所关注的生产对象进行深层次地了解，同时在控制方面能够达到生产过程的控制要求。

1.2课题研究与意义

1.2.1课题内容

我设计的这种基于单片机的石油精馏过程的流量控制系统的初衷是对石油精馏过程中原油的进料流量进行测量和控制。我的思路是，首先由流量计采集流量信息，并且以数字脉冲信号的形式传递给单片机，单片机接收到流量计传来的数字信号后经过处理就可以在数码管上显示这一时刻石油进料流量的具体数值。然后单片机在事先下载在其中的控制程序的控制下，会自动将检测到的流量值与我们事先设定好的流量值进行比较并做出判断，进而调节执行机构的动作达到提高或降低流量。具体地讲，在这个过程中可以人为改变流量的设定值以满足人们的控制要求。单片机在确定是提高或者降低流量后，会自动发出一种数字信号并且传递给流量控制阀。然后，流量控制阀根据单片机传递的信号信息，并根据要求来增大或者减小阀门的开度，通过这一系列看似复杂其实耗时很短暂的过程，单片机便可以按照了人们的控制需求实现了对石油进料流量的快速测量和精确控制^[2,3]。

考虑到在大学期间我所学习的专业是化学工程与工艺，属于化工类；而单片机及其有关的知识属于自动化的范畴。所以，在这次毕业设计过程中，我所需研究及参与的内容其实只有单片机这一具体的方面，更准确的来说只是AT89s52这一型号的单片机。我需要通过查阅相关文献，在网上收集资料以及请教指导教师这几种途径对单片机有一些初步的认识。并且根据收集到的信息完成对单片机中的硬件电路进行设计，也就是画出单片机中包含的一些元器件以及他们之间连接线路图。在完成电路图设计之后，我会在指教教师的指导之下将单片机中的元器件焊接起来，而这个工作才是本次毕业设计的重点内容。然而单片机的正常运行离不开系统软件，所以在完成单片机的焊接之后需要利用下载器将单片机连接到电脑上。然后，将事先编写好的C语言程序通过软件下载到单片机内，这样单片机才能够正常运行。其中，需要说明的是本次毕业设计所用的单片机为ATMEL公司生产的AT89S52型号的51系列单片机。该单片机主芯片上包含40个引脚，其中的32个引脚可以用来连接一些元器件，例如数码管、按钮、键盘、锁存器、蜂鸣器和二极管等。流量计方面，我选择的是涡街流量计，理由是这种流量计不仅测量准确，对液体的密度没有什么要求外，它还有数字脉冲信号的输出。因此在控制过程中就不需要A/D转换器将模拟信号与数字信号进行转换了，十分的方便。在三极管与锁存器之间，我选择了锁存器用以将接收单片的数字信号，进行切换后在数码管上显示出流量值的读数， 并且我使用了一个排阻用来保护锁存器的正常工作。而在数码管的选择上，我使用了4位共阴极的数码管用以显示流量值得数字读数。并且，我用8个电阻来保护数码管的运行。此外，我还使用了一个锁存器用以显示流量的位数也就是4位，这是考虑的数码管的位数而选择的。我会在第二章开始介绍我所选用的这些元器件。而在第三章介绍具体的焊接过程^[4]。

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