單片機技術(shù)在鍋爐液位控制中的應用畢業(yè)論文.doc

河南科技學院機電學院單片機技術(shù)在鍋爐液位控制中的應用摘要：本文主要設計了一種鍋爐液位控制器，它以8051作為控制器，利用8051單片機，壓力傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等硬件系統(tǒng)和軟件設計方法實現(xiàn)具有液位報警和控制雙重功能，同時也具有壓力報警和顯示控制的功能,并對液位和壓力進行顯示。關(guān)鍵詞：鍋爐，水位控制，8051單片機，傳感器，模數(shù)轉(zhuǎn)換，蜂鳴器Abstract：Thisarticlehasmainlydesignedonekindofboilerfluidpositioncontroller,itby8051takesthecontroller,through8051singlechipmicrocomputerhardwaresystemandthesoftwaredesignmethodrealizationandsoonpressuretransmitterandmodulusswitchhasthefluidpositiontoreporttothepolicewiththecontroldualfunction,atthesametimealsohasthepressuretoreporttothepolicewiththedisplaycontrolfunction,Andcarriesonthedemonstrationtothefluidpositionandpressure.Keywords：Boiler；waterlevelcontrol；8051Singlechipmicrocomputer；Sensor；Digital-to-analoguechanges；Alarming1引言在現(xiàn)代社會中，隨著工業(yè)的發(fā)展，居民生活區(qū)的集中熱力供應量的需求也越來越大，蒸汽鍋爐的容量不斷提高，對操作過程要求更加嚴格，鍋爐的液位控制直接影響人們自身和設備的安全，液位過低可能使鍋爐出現(xiàn)干燒現(xiàn)象，液位過高又會使鍋爐蒸汽壓力過高，發(fā)生危險，傳統(tǒng)的液位控制不能進行遠距離的集中控制，自動化程度低，調(diào)節(jié)精度差等缺點，且單靠人工操作已不能適應需要，控制系統(tǒng)改造的必要性隨著科學技術(shù)的不斷進步,被控對象越來越復雜,人們對控制精度的要求不斷提高而更加迫切。由于被控對象和過程的非線性、時變性,多參數(shù)間的強耦合、隨機干擾等因素,使得建立被控對象的精確數(shù)學模型變得很困難。在這些復雜的系統(tǒng)面前,傳統(tǒng)的控制方法無法滿足控制精度,而且系統(tǒng)穩(wěn)定性差。為了更好地對鍋爐進行自動化控制，同時隨著單片機技術(shù)，自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，利用單片機及其外圍芯片實現(xiàn)鍋爐液位控制已經(jīng)成為可能，而且也成為一種發(fā)展的趨勢，單片機不僅有體積小，安裝方便，功能較齊全等優(yōu)點，而且有很高的性價比，因此應用前景廣，同時有助于發(fā)現(xiàn)可能存在的故障，通過微機河南科技學院機電學院實現(xiàn)燃燒與給水系統(tǒng)的自動控制與調(diào)節(jié)，將保證鍋爐正常供氣供水，維持穩(wěn)定系統(tǒng)，保證安全經(jīng)濟運行。本文即是用單片機實現(xiàn)的一種鍋爐控制器，其有著較高的實用價值和優(yōu)越性。2系統(tǒng)工作示意圖及工作原理2.1工作原理工作原理：鍋爐自動控制包括鍋爐的液位，壓力，溫度等的控制，本系統(tǒng)只側(cè)重于介紹鍋爐的液位控制。液位控制是根據(jù)水具有電阻的特點實現(xiàn)水位的測量，它是通過5個金屬棒處于水的下下限水位以下，下下限水位，下限水位，上限水位，上上限水位，通過金屬導電作用，將輸出狀態(tài)直接接單片機的I/O接口，輸出接口接指示燈驅(qū)動電路和指示燈驅(qū)動電路實現(xiàn)報警和自動控制。其壓力控制是通過壓力傳感器將接受的信號轉(zhuǎn)變成電信號，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809進行轉(zhuǎn)換后與8051單片機接口相連使其與設定值相比較從而實現(xiàn)壓力報警和自動控制，本系統(tǒng)主要有液位控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)。如圖所示：圖1為鍋爐控制的方框圖1基于單片機的鍋爐液位控制方框圖2.2液位控制系統(tǒng)如圖所示為水位控制電路,圖中表示允許水位變化的上限，下限，上上限，下下限。在正常情況下，應保持水位在虛線范圍內(nèi)，為此，在鍋爐內(nèi)的不同高度安裝固定不動的5個金屬棒，以感知水位變化的情況。其中A棒處于下下限水位以下，B處于下下限水位，C棒處于下限水位，D處于上限水位，E上上限水位。A棒接5V電源，B棒，C棒，D棒，E棒各通過一個電阻與地相連。鍋爐由電動機帶動水泵供水，單片機控制電機轉(zhuǎn)動以達到對水位控制的目的。供水水位上升，當達到上限時由于水的導電作用，C棒,D棒連通+5V。因此,兩端均為“1”狀態(tài)，這時，應停止電機和水泵的工作，不再給鍋爐供水。壓力傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809水位輸出狀態(tài)8051單片微機8255擴展口指示燈驅(qū)動電路聲音報警驅(qū)動電路河南科技學院機電學院當水位下降到下限時，C棒D棒都不能與A棒導通，因此，c,d兩端均為“零”狀態(tài)。這時應啟動電機，帶動水泵工作,給鍋爐供水。當水位處于上下限之間時，C棒與A棒導通。因D棒不能與A棒導通，c端為“1”狀態(tài)，d端為“0”狀態(tài)。這時，無論是電機已在帶動水泵給鍋爐加水，水位在不斷上升，還是電機沒有工作，用水使水位在不斷下降，都應繼續(xù)維持原有的工作狀態(tài)。同時，水位處于上上限時，E棒,D棒都與A棒導通，e,d兩端均為“1”狀態(tài)，這時除了停止供水外，指示燈亮起同時鳴笛報警，同理，水位處于下下限時，B棒與A棒不導通，此時初了啟動電機給鍋爐供水的同時，也實現(xiàn)指示和報警。圖2圖2鍋爐液位控制電路圖3系統(tǒng)的特點及實現(xiàn)的功能3.1系統(tǒng)的特點通過對各種控制系統(tǒng)組成方案進行分析比較,在確保鍋爐運行安全的前提下,考慮整套控制裝置的經(jīng)濟性,采用單片機組成這套工業(yè)鍋爐控制器,使得鍋爐控制器既具備單片機價格低、功能強的特點,適用于工業(yè)現(xiàn)場控制。VCCVCC40P0.039P0.138P0.237P0.336P0.43534333231302928272637253824392340222121INT0-12INT1-1314151617XTAL218XTAL119VSS20P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45678RST911108051R1R2R3R423456781555SW1SCR1R5R7R6C2C1AJT1T2VCCT3LED2LED1k1k2D1R10R8R9R11ACBR12DE河南科技學院機電學院3.1.1系統(tǒng)靈活方便單片機程序采用模塊化設計的程序設計方法,既方便程序的修改和調(diào)試,又能實現(xiàn)軟件的自診斷,提高了軟件的易理解性和易維護性。整套系統(tǒng)組態(tài)靈活、修改方便。3.1.2經(jīng)濟效益好控制系統(tǒng)響應速度快、控制精度高、結(jié)構(gòu)合理、功能齊全,軟、硬件配置可靠性高,具有較高的實用價值和推廣前景,能夠滿足中、小型工業(yè)鍋爐的控制要求。3.2系統(tǒng)的功能3.2.1自動報警功能(1)當鍋爐汽包水位低于規(guī)定的最低水位時系統(tǒng)發(fā)出報警，指示燈亮，繼電器線圈得電，電磁閥打開，水泵開始注水(2)爐內(nèi)的水位到達或超過規(guī)定的最高水位時系統(tǒng)發(fā)出報警，指示燈亮，線圈失電，電磁閥閉合，停止注水(3)由于人為疏忽致使鍋爐因水位過高或過低而發(fā)出報警后，系統(tǒng)能自動消除報警(4)鍋爐內(nèi)蒸汽壓力超過壓力給定值系統(tǒng)發(fā)出報警，并自動釋放氣體，減小壓力，系統(tǒng)停止報警3.2.2檢測顯示功能對鍋爐的重要參數(shù)，如壓力，溫度，水位等進行聲光報警，因為本系統(tǒng)只涉及到其水位和壓力報警，顯示系統(tǒng)僅對水位和壓力進行檢測顯示。3.2.3自動控制功能在功能1中我們已經(jīng)在報警實現(xiàn)的同時對水位和壓力進行了相應的控制，此控制是通過硬件和軟件設計相結(jié)合實現(xiàn)的。4硬件系統(tǒng)設計該系統(tǒng)以8051芯片為核心，有壓力采集和壓力設定部