1. 研究目的与意义

随着国民经济的进一步发展，化工在国民经济的发展中又起着基础性的作用，因而化工是我们不可避免必须发展的产业。但是化工生产过程中存在着很多的问题，常常发生爆炸事故，导致财产和人员的伤亡。给社会也带来了很多不良影响，导致了人们对于化工的畏惧和担忧，但经过研究后我们会发现，这些问题大部分是可以得到预警和阻止事故发生的。

经过考察研究，目前大型化工厂国有企业已经开始应用相关自动控制产品来进行检测和预防事故的发生，但是很多中小企业管理落后，安全隐患仍然存在于生产的各个方面，所以这就给本次课题的研究产生了价值。

经调研发现单片机拥有系统结构简单，使用方便，实现模块化单片机可靠性高，可工作到10^6~10^7小时无故障。处理功能强，速度快。低电压，低功耗，便于生产便携式产品控制功能强，环境适应能力强，等诸多优点。基于此，本课题以单片机为基础，研制合成气中氢气含量的检测和防爆装置，为化工生产提供更好的检测和预防。该研究如能获得进展，将能使得整个化工生产变得得更加安全，有效的防止事故的发生，保障人员的安全。经济效益将更有保障。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题：

1、使用何种传感器来进行检测

2、使用何种型号的单片机

3. 国内外研究现状（文献综述）

合成气一般是指一氧化碳和氢气的混合气，合成气中h2与co的比值随原料和生产方法的不同而异。合成气是有机合成重要原料之一，也是氢气与一氧化碳的来源，在化工中有着重要的作用，合成气的制备是做种多样的，许多含碳资源如煤、天然气、石油馏分、农林废料，城市垃圾等都可以用来制备合成气，尤其是用废气的利用具有巨大的经济效益和社会效益，达达拓宽了化工的发展。利用合成气可以转化成液体和气体燃料、大宗化学品和高附加值的精细有机合成产品，实现这种转化的重要技术是c1化工技术。凡包含一个碳原子的化合物，如ch4、co、c02、hcn、ch3oh等参与反映的化学，自20世纪70年代后期以来，c1化工得到世界各国极大重视，以天然气和煤气为基础的合成气转化制备化工产品的研究广泛开展，已经和将有更多c1化工过程实现工业化。

但是工业化的过程中也存在着很多亟待解决的问题，合成气属于易燃易爆气体，其原料和产品都存在安全隐患，所以在未来自动化应用越来越普遍的背景下，合成气的自动化生产也越来越重要，本次课题研究针对对生产过程中的氢气含量进行检测和预防警报，所以立此题进行研究。本课题将解决该装置的设计，制作，程序的设计，以及安装和应用到化工生产中等诸多问题。

经过仔细推敲和调查发现单片机在化工自动化中有着极其重要的作用，单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了i/o设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

4. 研究方案

如图1所示，本方案中，通过氢气含量检测传感器检测出空气中，反应装置中的氢气含量将所得的信息经a/d转化为4-20ma的电信号转送给cpu，cpu对数据进行处理之后，一般是与我们的设定值进行对比，最后决定采取何种措施，是否进行闪灯，鸣笛。通过d/a转化对控制阀进行控制，设定值的输入是通过键盘进行输入，通过通讯还可以与上位机进行联机进行远程控制。

其控制原理如图2所示，如果我们将氢气含量检测装置安装在反应装置上，如合成气的反应釜，氢气检测传感器就会反应釜中氢气的含量进行检测，检测后将信号通过a/d转化为电信号传送给cpu，cpu会将该数据与我们设定的安全范围进行比较，一般会产生一个偏差e，继而将偏差传送给控制器，控制器接收到信号，会决定是否对控制阀（氢气放空阀）采取一些措施（打开且有一定开度或关闭阀门）继而将氢气含量稳定在安全爆炸极限范围内，从而起到防范氢气爆炸事故的发生，保护设备和人员安全。

控制器控制原理如图3：

5. 工作计划

1、2022年1月13-17日画pcb板图

2、2022年1月18-25日翻译英文文献3、2022年1月26-2月28日完成的课题的资料收集4、2022年3月1-31日完成开题报告5、2022年4月1-19日将线路板焊接好，硬件和软件做好

6、2022年5月4-17日完成毕业论文7、2022年5月18-24日提交设计报告8、2022年5月25-31日成果验收，规范化检查9、2022年6月1-7日答辩评分10、2022年6月8-14日成绩审核及工作检查11、2022年6月15日成绩确认