摘    要

本设计采用了以MCS—51系列单片机为核心的控制系统，主要控制水泥回转窑的烧成带温度。硬件方案主要由红外线非接触式温度传感器、数据采集、A/D变换、数据处理、键盘/显示、报警电路、D/A变换、执行器、手/自动切换装置等部分组成。软件方案是按照硬件方案的体系进行设计编排的。
在数据采集部分，以多路开关CD4051和AD574模/数转换器为核心接收来自红外线传感器的信号；数据处理依赖CPU；键盘/显示部分，以74LS48驱动LED数码管工作；报警单元，采用了双色LED加蜂鸣器的组合；D/A转换采用了DAC0832转换器；执行器采用DDZIII型电动执行器；手/自动切换装置则屏蔽了之前的电器部分，安全可靠。
在此设计说明书中，详细介绍了各硬件模块的器件选取，模块的组成和控制算法的应用以及软件的设计过程、设计思想等内容。

关键词:     红外线   水泥   温度控制

Abstract

In this design, MCS—51 series chip calculator was adopted as the core of the control system, and the mission of this control system is to control the temperature of cement in the burn band of turns round kiln. The hardware project that I designed was main consist of the infrared ray non-contact temperature sensor, the data acquisition system, the A/D transform, the data processing system, the keyboard/display system, the warning circuit, the D/A transform, the execution unit and auto-man etc. My software project and my hardware project are designed in same system architecture.
   
In the data acquisition system, CD4051 and AD574- the A/D transform, are used as hard core to receive the signal from the infra-red ray temperature sensor; the data acquisition depend on CPU; in the keyboard/ display system, a 74LS48 as the driver to drive LED works; in the warning circuit, I used two color LED and a buzzer as one unit to work; DAC0832 converter is the center of the D/A transform; execution unit, I used DDZIII type electromotive unit; the auto-man, it is a disabling of the other control circuit, this can secure production all the time.

In this article, it was detailed to introduce the device select of each hardware module, the structure of the module, the application of the control algorithm, the process of design of the software, and the design thought etc.

Keywords:   Infrared ray   Cement   Temperature control

目  录
第一章   绪论 1
1．1水泥的定义和分类 1
1．2 水泥在国民经济中的作用及其生产现状 1
1．3 硅酸盐水泥熟料的煅烧过程 3
第二章  控制系统的方案论证 5
2．1 温度控制系统的选择 5
第三章  系统控制规律及控制算法的确定 9
第四章  系统的硬件设计 16
4．1  最小系统的设计 16
4．2  I/O口的扩展 21
4．3  后向通道配置 24
4．4  人机通道配置 27
第五章  软件系统设计 34
5．1 控制系统主程序设计 34
5．2 定时采样处理中断服务程序设计 36
结 束 语 41
参考文献 42
附  录 43

第一章   绪论
1．1水泥的定义和分类
随着火的发现，大约在公元前2000～3000年，埃及、希腊、罗马以及我国就开始利用经过煅烧而得的石膏和石灰来调制砌筑砂浆。古代埃及的金字塔就是用经过煅烧的石膏胶泥所筑成，而我国著名的万里长城则是用石灰胶凝材料砌筑而成。
凡经细磨材料，加入适量水后，成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能把砂、石头等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称为水泥。水泥的种类很多。按性质和用途可以分为一般用途水泥和特种用途水泥。一般用途水泥如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等; 特种用途水泥如用于快速和抢修工程的早强水泥和快凝快硬水泥、用于水利工程的水工水泥、用于防渗堵漏的膨胀水泥、用于自应力压力管的自应力水泥、用于油井开发的油井水泥、用于炉衬材料的耐火水泥以及其他专用水泥等；也可按组成分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。目前水泥品种已达一百余种。用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，是重要的建筑材料和工程材料。

1．2 水泥在国民经济中的作用及其生产现状
水泥和钢材、木材一样都是基本的建筑材料，它也是极其重要的工程材料。水泥不但可以用于民用、工业农业、水利、交通、军事等工程，还可以用于制成轨枕、坑木、水泥管、水泥船以及预应力和自应力钢筋混凝土等，能节省大量的钢材和木材。
传统水泥的生产环境是非常恶劣的，大都是一些小水泥窑，并且各
个工作环节必须实时有人工参与，目前水泥的生产规模与设备规格均向大型化发展，水泥厂的生产规模有的达2000万吨/年以上，湿法回转窑的直径达七米以上，长度达三百米；干法带窑外分解的悬浮预热器窑，直径也达六米左右，日产熟料六千到八千吨。
以下是水泥的湿法和干法的生产流程图：

 图1、湿法生产流程图

A－石灰石矿山；B－页岩矿山；C－粘土矿山；D－破碎车间；E－生料车间；F－烧成车间；
G－水泥车间；H－包装车间；I－化验室与办公楼；J－修理车间与仓库；K－变电所；
1－钻机；2－电铲；3－自卸卡车；4－一破机；5－二破机；6－振动筛；7－提升机；8－原料联合储库；9－淘泥机；10－泥浆泵；11－泥浆库；12－配料设备；13－泥浆喂料机；14－球磨；15－管磨；16－料浆泵；17－料浆搅拌库；18－料浆储存库；19－烟囱；20－收尘器；21－排风机；22－喂料机；23－湿法窑；24－燃料；25－冷却机；26－熟料、燃料、石膏联合储库；27－球磨；28－管磨；29－选粉机；30－水泥泵；31－水泥泵；32－包装机

图2、干法生产流程图
A－石灰石矿山；B－页岩矿山；C－粘土矿山；D－破碎车间；E－生料车间；F－烧成车间；G－水泥车间；H－包装车间；I－化验室与办公楼；J－修理车间与仓库；K－变电所
1－钻机；2－电铲；3－自卸卡车；4－一破机；5－二破机；6－振动筛；7－提升机；8－原料联合储库；9－烘干机；10－配料设备；11－立式磨；12－管磨；13－选粉机；14－空气泵；15－生料搅拌库；16－生料储存库；17－旋风预热器；18－干法窑；19－燃料；20－冷却机；21－熟料、燃料、石膏联合储库；22－球磨；23－管磨；24－水泥库；25－包装机