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摘 要
纸张在人们生活中所占的地位越来越重要，而造纸生产过程是一个十分复杂的过程。它具有较大的控制延迟，控制时变和受随机干扰也比较严重，对其控制研究是必要的，且具有理论和实际双方面意义。
根据造纸机系统的上述特点，该系统采用计算机监督控制系统（SCC系统）可以进行顺序控制、最优控制以及自适应控制等，并且具有实时控制、巡回检测、超限报警和断纸时程序保护等功能。该系统的可靠性特别好，并且又能实现系统的控制要求，如果微机出现故障时，单片机可以维持系统的正常工作，不会因为检修给工厂带来巨大的损失。
该系统以单片机89C51为下位机，结合单片机和Matlab两者的优点，基于事件驱动的中断通信机制，提出一种Matlab环境下PC机与单片机实时串行通信及数据处理的方法；完成单片机数据采集系统与PC机的RS-232/RS-485串行通信。
在系统设计过程中，由于系统的控制精度要求很高，再加之系统得时变性、非线性和大延迟性等特点，决定该系统的控制算法必须严格的选择，才能实现控制要求，所以，我采用MATLAB语言对造纸机控制系统的控制算法进行仿真，通过对仿真图形的分析结果表明：PID控制算法，Dahlin控制算法根本满足不了控制精度的要求，而smith控制算法的控制效果相对来说较好一些，能够满足控制精度的要求，并且这种算法的抗干扰能力强，是工业中较好的一种控制算法。
关键词：单片机，纸张定量，PID控制算法，，smith控制算法 ，Dahlin控制算法
The Microcomputer Control System of Paper Limited Weight
Abstract
Paper is important is people’s daily life, but the paper production process is very complicatedly. It has big control delay, control time changing and is also easy to be influenced by the circumstance interference, so is important to study the control system and it has theory and practice meaning.
According to the characteristics of paper machine system, this system adopt computer direct control system(SCC)that can proceed the in proper order control, superior control and form orientation control etc. And have real-time control, touring testing, over limit warning and paper break program protection functions etc. The dependable of that system is special good and can achieve control system request, if the computer appears trouble, the single chip computer can maintain the normal work of the system that won’t bring much damage to the factory when repairing.
The system applys sm89c51 as a hypogyny enginery .It combines the advantage of SCM and Matlab,basedon intermit communicate mechanism of event drive. Bring forward the aicumstance of Matlab,PC enginery and SCM carry real time. Serial communicate dispose.accomplishing the system of and PC enginery RS-232/rs-485 serial communicate.
By this system the user can easily test the quality of the paper. In system design process, the control accuracy of the system is very hight, so the control method of this system must be advanced so I adopt the Matlab language to imitating the control method: PID control calculate method and Dahlin control calculate method is no suitable for this system, but the smith control calculate method is better. This kind of calculate method has a better resistance against interference.
Keywords Single chip computer Paper limited weight PID control calculate method Smith control calculate method Dahlin control calculate method
目 录
目 录... 3
第一章 绪论... 4
第一节 造纸问题的研究及意义... 4
第三节 控制要求... 5
第二章 系统总体方案设计... 6
第一节 控制方案的选择... 6
第三章 控制系统算法的仿真研究... 11
第一节 造纸过程控制的特点... 11
第二节 纸张定量模型的建立... 12
第三节 控制算法仿真研究... 13
第四章 控制系统的硬件设计... 20
第一节 单片机的选择... 20
第二节 检测单元的设计... 20
第三节 输入通道的设计... 21
第四节 输出通道的设计... 22
第五节 运算放大器的选择... 23
第六节 电动执行器的选择... 24
第七节 串行通讯的硬件设计... 25
第五章 软件设计... 28
第一节 主程序的设计... 28
第二节 中断服务程序... 29
第三节 通讯子程序的设计... 30
第四节 串行通讯的设计... 31
第六章 结束语... 34
一、主要完成的工作... 34
二、仿真结果分析... 34
三、存在的问题... 34
致 谢... 36
参 考 文 献... 37
附录1：... 38
附录2：... 43
第一章 绪论
第一节 造纸问题的研究及意义
纸是日常生活中不可缺少的重要消费品，也是工业生产的重要原料和包装材料。随着社会生产水平和人们物质文化生产水平的提高，对纸产品的产量和质量要求越来越高。为了提高纸的产量和质量，人们正在不断采用新的造纸工艺和设备，扩大纸机规模，提高纸机车速。另一方面，日益严重的世界性能源紧张和工业污染问题迫使能量消耗多、污染影响大的浆造纸工业采取各种措施来养活污染、降低能耗。这样，就使得整个制浆造纸生产过程变得越来越复杂，人工操作已很难保证达到所要求的产品质量。因此，自动控制系统将在生产中发挥越来越重要的作用。
纸张的定量和水份是纸张最重要的质量指标，定量是指单位面积上纸张的重量，水份是指导纸张含水的百分数。实现对它们的严格控制，能显著提高产品质量，减少断纸，稳定生产，增加产量，降低能源和原料消耗，获得明显的经济效益。实现定量和水份的有效控制，可以明显地减少断纸次数。纸页不份太高或太低，会降低纸页的伸张力和拉力而造成断纸；纸低，引起厚度降低，进而使纸页的强度和拉力降低而引起断纸。低定量纸的断纸现象比较严重，实现定量水份控制后，可以减少断纸次数50%。断纸次数减少，成纸断头相应减少，纸的利用率显著提高。
因此，控制的首要任务是使定量和水份保持在设定值上，其中定量的尤其重要，因此本设计中只对纸张的定量进行实时控制。
