過程控制液位控制系統(tǒng).doc

1、中南大學(xué)過程控制儀表課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目 鍋爐液位控制系統(tǒng) 指導(dǎo)老師 王 莉 吳同茂 設(shè)計(jì)者 專業(yè)班級 自動化0710 設(shè)計(jì)日期 2010年6月 目 錄第一章 過程控制儀表課程設(shè)計(jì)的目的意義11.1 設(shè)計(jì)目的11。2 課程在教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用1第二章 液位控制系統(tǒng)（實(shí)驗(yàn)部分)22。1 控制系統(tǒng)工藝流程22。2 控制系統(tǒng)的控制要求42。3 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試5第三章 鍋爐液位控制系統(tǒng)工藝流程及控制要求73。1 控制系統(tǒng)工藝流程73。2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求8第四章 總體設(shè)計(jì)方案94。1 設(shè)計(jì)思想9 4.2 總體設(shè)計(jì)流程圖10第五章 硬件設(shè)計(jì)11 5。1 硬件設(shè)計(jì)概要115.2 硬件選型125。3 硬件

2、電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖及其說明14第六章 軟件設(shè)計(jì)166.1 軟件設(shè)計(jì)流程圖及其說明166.2 源程序及其說明17第七章 系統(tǒng)調(diào)試及使用說明23第八章 收獲、體會24參考文獻(xiàn)25第一章 過程控制儀表課程設(shè)計(jì)的目的意義1.1 設(shè)計(jì)目的 本課程設(shè)計(jì)主要是通過對典型工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的典型工藝參數(shù)的測量方法、信號處理技術(shù)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握測控對象參數(shù)檢測方法、變送器的功能、測控通道技術(shù)、執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥的功能、過程控制儀表的PID控制參數(shù)整定方法，進(jìn)一步加強(qiáng)對課堂理論知識的理解與綜合應(yīng)用能力,進(jìn)而提高學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力?；疽笕缦拢?1。 掌握變送器功能原理，能選擇合理的變送器類型型號；2。

3、 掌握執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥的功能原理，能選擇合理的器件類型型號；3. 掌握PID調(diào)節(jié)器的功能原理，完成相應(yīng)的壓力、流量、液位及溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，并畫出控制系統(tǒng)的原理圖和系統(tǒng)主要程序框圖。4 通過對一個(gè)典型工業(yè)生產(chǎn)過程（如煤氣脫硫工藝過程)進(jìn)行分析，并對其中的一個(gè)參數(shù)（如溫度、壓力、流量、液位）設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)。1。2課程設(shè)計(jì)的基本要求本課程設(shè)計(jì)是為過程控制儀表課程而開設(shè)的綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對現(xiàn)代檢測技術(shù)、自動控制理論、過程控制儀表、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等前期課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的綜合應(yīng)用。其目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識來分析和解決實(shí)際問題的能力，使學(xué)生通過自己動手對一個(gè)工業(yè)過程控制對象進(jìn)行儀表設(shè)計(jì)與選型

4、,促進(jìn)學(xué)生對儀表及其理論與設(shè)計(jì)的進(jìn)一步認(rèn)識.課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)工業(yè)生產(chǎn)過程經(jīng)常遇到的壓力、流量、液位及溫度控制系統(tǒng)，使學(xué)生將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來，有效的鞏固與提高理論教學(xué)效果。課程設(shè)計(jì)主要是通過對典型工業(yè)生產(chǎn)過程中常見的典型工藝參數(shù)的測量方法、信號處理技術(shù)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),掌握測控對象參數(shù)檢測方法、變送器的功能、測控通道技術(shù)、執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥的功能、過程控制儀表的PID控制參數(shù)整定方法，進(jìn)一步加強(qiáng)對課堂理論知識的理解與綜合應(yīng)用能力，進(jìn)而提高學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力?；疽笕缦拢?1。 掌握變送器功能原理，能選擇合理的變送器類型型號;2。 掌握執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥的功能原理,能選擇合理的器

5、件類型型號;3. 掌握PID調(diào)節(jié)器的功能原理,完成相應(yīng)的壓力、流量、液位及溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),并畫出控制系統(tǒng)的原理圖和系統(tǒng)主要程序框圖。4 通過對一個(gè)典型工業(yè)生產(chǎn)過程（如煤氣脫硫工藝過程）進(jìn)行分析,并對其中的一個(gè)參數(shù)（如溫度、壓力、流量、液位）設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)。第二章 液位控制系統(tǒng)2.1 控制系統(tǒng)工藝流程在復(fù)雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，簡單的單回路過程控制系統(tǒng)不能滿足性能指標(biāo)要求時(shí),就要采用復(fù)雜的過程控制系統(tǒng)和智能控制策略。液位串級是復(fù)雜的過程控制系統(tǒng)，由主、副兩個(gè)回路組成，每個(gè)回路中有各自的調(diào)節(jié)器和被控對象,即主回路中的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器,被控象為下水槽，作為系統(tǒng)的主被控對象,下水槽的液位為主控

6、制量。副回路中的調(diào)節(jié)器稱副調(diào)節(jié)器，被控對象為上水槽,為系統(tǒng)副被控對象，上水槽液位為副被控量。圖21帶連接信號插孔的液位裝置工藝模擬流程圖串級控制系統(tǒng)的目的是使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能,確保主被控量的控制質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。當(dāng)有擾動出現(xiàn)于副回路時(shí)，由于主被控對象的時(shí)間常數(shù)大于副被控對象的時(shí)間常數(shù)，因而當(dāng)主被控量未作出反映時(shí)，副回路已作出快速響應(yīng)，及時(shí)地消除了擾動對主被控量的影響。此外,如果擾動作用于主被控對象，由于副回路的存在，使副被控對象的時(shí)間常數(shù)大大減小，從而加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，改善了動態(tài)性能。圖2-2 液位串級過控系統(tǒng)方框圖H2H12#水箱U1主給定Hs副調(diào)節(jié)器2液位壓力變送其送

7、器21#水箱智能調(diào)節(jié)器 1控制器E111-YH2擾動1擾動2U2壓力變送器1-YH1電子閥主回路副回路2.2 控制系統(tǒng)的控制要求2。2.1雙回路串級控制目的在試驗(yàn)中有主副兩個(gè)控制回路,主，副調(diào)節(jié)器相串聯(lián)工作,其中主調(diào)節(jié)器有自己獨(dú)立的給定值Hs,它的 U1作為副調(diào)節(jié)器的給定值,副調(diào)節(jié)器的輸出u控制執(zhí)行器,以改變主參數(shù)H1。被控對象是兩級串聯(lián)水箱,被控量是水箱的液位Hs，調(diào)節(jié)參數(shù)是流入水箱量Q，水箱液位由液位變送器檢測得到也未反饋信號Hf，它和液位設(shè)定信號Hs進(jìn)行比較，得到偏差信號e1，進(jìn)行PID計(jì)算，輸出變化控制信號，控制電子閥門的閥位，改變進(jìn)水量，是被調(diào)參數(shù)保持在在設(shè)定值。2.2。2 試驗(yàn)中具

8、體要求（1） 掌握PID控制算法及P、I、D參數(shù)的含義及功能；(2） 用工程的方法（看曲線，調(diào)參數(shù)）整定調(diào)節(jié)器控制規(guī)律及PID參數(shù)，并觀察PID參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)、靜態(tài)性能的影響.(3) 測取液位串級過程控制系統(tǒng)的動態(tài)、靜態(tài)特性;具體要求:超調(diào)量20%，調(diào)節(jié)時(shí)間Ts100s，余差5%2.3。3主回路PID參數(shù)整定由于主回路是一個(gè)恒值系統(tǒng)，我們要求其超調(diào)量，調(diào)整時(shí)間,穩(wěn)態(tài)誤差等參數(shù)都要求較高，用臨界擴(kuò)充響應(yīng)曲線法并結(jié)合PID試湊法最終整定的參數(shù)是P=50,I=40，D=52。3。4副回路PI參數(shù)整定由于主回路是一個(gè)隨動系統(tǒng)，我們主要要求其跟隨速度快，減小副回路的滯后時(shí)間，超調(diào)量，穩(wěn)態(tài)誤差要求相對要低

9、一些，用臨界擴(kuò)充響應(yīng)曲線法并結(jié)合PID試湊法最終整定的參數(shù)是P=100，I=45，D=32。3.5主副回路聯(lián)調(diào)在聯(lián)調(diào)是,我們要求根據(jù)主回路修改目標(biāo)值SV，系統(tǒng)都具有很好的響應(yīng)速度快,超調(diào)小等動態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)誤差小靜態(tài)特性，而且調(diào)節(jié)時(shí)間盡可能小。 2。3 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試2。3.1實(shí)驗(yàn)儀表裝置簡介 C：控制器（調(diào)節(jié)器）。該調(diào)器配有三個(gè)單回路調(diào)節(jié)器C1 C2和C3，控制輸出信號為420mA，每個(gè)調(diào)節(jié)器設(shè)有三對插座孔。其中：PV孔為測量值輸入，SV孔為外設(shè)定輸入或反饋信號輸入，O為調(diào)解器輸出。R：記錄儀為無紙3通道記錄儀,輸出信號420mA，其中R1孔為1號通道，R2孔2號通道，R3孔為3通道.HT：液

10、位變送器。變送輸出為420mA。VL：電子式電動調(diào)節(jié)閥為電子小流量調(diào)節(jié)閥，電動調(diào)節(jié)閥輸入420mA電流信號，對應(yīng)閥門輸出開度0100V12和A12:兩路電壓/電流轉(zhuǎn)換器.2。3.2具體調(diào)試過程 （1)按設(shè)計(jì)好的線路圖接線,確定無誤后方可合上電源. (2）按照課本要求設(shè)置PID智能控制調(diào)節(jié)器控制參數(shù)（包括二級參數(shù)）. (3）先設(shè)定主、副調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律、PID參數(shù)。智能調(diào)節(jié)器1主給定量SV設(shè)為100,智能調(diào)節(jié)器2設(shè)定為外給定.打開手動閥1,回水閥1打開50，啟動水泵1并運(yùn)行系統(tǒng).在上位監(jiān)控系統(tǒng)觀察液位串級過程控制系統(tǒng)的輸出特性。該系統(tǒng)為復(fù)雜系統(tǒng)，用工程的方法反復(fù)調(diào)整PID參數(shù)，直到系統(tǒng)動態(tài)、靜態(tài)

11、特性滿足要求為止.其中PID參數(shù)調(diào)節(jié)按照以下原則對于液位系統(tǒng)：P(）20-80，I(分)15 參數(shù)整定找最佳,從小到大順序查 先是比例后積分，最后再把微分加 曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大 曲線漂浮繞大灣,比例度盤往小扳 曲線偏離回復(fù)慢,積分時(shí)間往下降 曲線波動周期長，積分時(shí)間再加長 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來 動差大來波動慢。微分時(shí)間應(yīng)加長 理想曲線兩個(gè)波，前高后低4比1 一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低 （4）記錄各個(gè)參數(shù) 2.3.3各個(gè)記錄參數(shù) ToPIDKpKiKd主回路3s5040520。35/3副回路3s10045312/151/2表2-1pid參數(shù)記錄最終調(diào)節(jié)達(dá)到的效果：調(diào)節(jié)時(shí)

12、間90s；超調(diào)量0。16；余差0.02如下圖所示給定量Hs為50，觀察PID調(diào)節(jié)過程是否滿足要求第三章 鍋爐液位控制系統(tǒng)工藝流程及控制要求3.1 控制系統(tǒng)工藝流程目前我國的燃燒鍋爐的數(shù)量眾多,我國現(xiàn)有中、小型鍋爐30多萬臺，每年耗媒量占我國原煤產(chǎn)量的四分之一，目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。鍋爐微機(jī)控制,是近年來新開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù),它是微型計(jì)算機(jī)軟件、硬件、自動控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物,工業(yè)鍋爐采用的是微機(jī)控制和原有的儀表控制,微機(jī)控制有著明顯優(yōu)勢。單片機(jī)是在一塊芯片上集成了一片微型計(jì)算機(jī)所需的CPU、存儲器、輸入、輸出等部件。單片機(jī)自問世以來，性

13、能不斷提高和完善，體積小、速度快、功耗低的特點(diǎn)使它的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。一般,工業(yè)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境差,干擾強(qiáng),利用單片機(jī)控制就能克服這些缺點(diǎn)，因此單片機(jī)在控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，使用單片機(jī)控制鍋爐是很好的選擇。使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)鍋爐液位控制具有較高的實(shí)用價(jià)值和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。采用高亮二極管和光敏三級管所組成的液位傳感器測量水位，可有效保證水位的自動控制，保證水質(zhì)無污染，能更好地對鍋爐進(jìn)行自動化控制,測量溫度時(shí)采取光電耦合器，實(shí)現(xiàn)光電隔離,避免了工作人員在現(xiàn)場進(jìn)行檢測操控，方便了人員對液位系統(tǒng)的控制，控制方便且系統(tǒng)穩(wěn)定性能好；采用壓力傳感器對壓力進(jìn)行測控,采取壓電陶瓷傳感器，可大大簡化設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)

14、性能也更穩(wěn)定;單片機(jī)不僅有體積小，安裝方便,功能較齊全等優(yōu)點(diǎn)，而且有很高的性價(jià)比，應(yīng)用前景廣,同時(shí)有助于發(fā)現(xiàn)可能存在的故障，通過微機(jī)實(shí)現(xiàn)蒸汽與給水系統(tǒng)的自動控制與調(diào)節(jié)，將保證鍋爐正常供氣供暖，維持穩(wěn)定系統(tǒng)，保證安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文就是采用8051單片機(jī)為核心芯片的一種鍋爐控制系統(tǒng)，具有較高的實(shí)用價(jià)值和優(yōu)越性。3。2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求本設(shè)計(jì)是采用8051單片機(jī)為核心芯片，及其相關(guān)硬件來實(shí)現(xiàn)的鍋爐液位控制系統(tǒng),在用液位傳感器測液位的同時(shí),又用光電式隔離器和壓力傳感器對鍋爐的溫度和壓力進(jìn)行檢測,CPU循環(huán)檢測傳感器輸出狀態(tài)，并用3位七段LED顯示示液位高度,檢測液位、溫度和壓力等數(shù)據(jù),實(shí)施報(bào)警安全提示，

15、當(dāng)鍋爐液位低于用戶設(shè)定的值時(shí),系統(tǒng)自動打開泵上水，當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動關(guān)閉水泵。水位檢測是通過四對高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器分別安裝在四個(gè)不同的位置，由上至下四個(gè)輸出端口分別接單片機(jī)的P1。0、P1。1、P1。2、P1.3口，實(shí)時(shí)對鍋爐里的水位進(jìn)行檢測.當(dāng)水位到達(dá)某一光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出高電平；當(dāng)水位低于此光敏三極管的位置時(shí)，其輸出端口就向單片機(jī)輸出低電平.由上至下的第一個(gè)位置為水位上限報(bào)警線,即當(dāng)水位高于此位置時(shí),開水閥控制系統(tǒng)就會自動報(bào)警，提醒工作人員注意，加水電磁閥有可能出故障；第二個(gè)位置是自動停止加水線，即當(dāng)水位高于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會自動

16、關(guān)閉加水電磁閥，停止加水；第三個(gè)位置是自動加水線，即當(dāng)水位低于此位置時(shí)，控制系統(tǒng)會自動接通加水電磁閥，開水加水；第四個(gè)位置是水位下限報(bào)警線，即當(dāng)水位低于此位置時(shí)，開水房控制系統(tǒng)就會自動報(bào)警，提醒工作人員注意，加水電磁閥可能出故障.第四章 總體設(shè)計(jì)方案4。1 設(shè)計(jì)思想4。1.1硬件設(shè)計(jì)思想 系統(tǒng)的原理是采用高亮二極管和光敏三級管所組成的液位傳感器對液面進(jìn)行控制,通過四對傳感器分別安裝在鍋爐內(nèi)四個(gè)不同的位置，由上至下測量鍋爐液位值，.并把這四個(gè)液位狀態(tài)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809傳到單片機(jī)中,在通過3位七段LED顯示器顯示出液位的四種狀態(tài)及報(bào)警安全提示。用LED顯示是因?yàn)樗哂酗@示清晰、亮度高、使

17、用電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命長等特點(diǎn)，根據(jù)當(dāng)前的液位值和用戶設(shè)定的水位決定是否進(jìn)行開、關(guān)水泵,需要是否開啟和關(guān)閉驅(qū)動閥門的電動機(jī)。本設(shè)計(jì)運(yùn)用了多種傳感器,在使用液位傳感器測液位的同時(shí),我還選用了光電式傳感器和壓電式傳感器來對鍋爐的溫度和壓力進(jìn)行測量，因?yàn)槲覀兯岬降腻仩t常用于供暖,所以溫度的檢測很重要,至于選用壓力傳感器主要是出于安全考慮的，壓力過大有可能對鍋爐造成損害甚至造成爆炸，壓力過低會導(dǎo)致鍋爐控制系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。4。1。2軟件設(shè)計(jì)思想 水位檢測是通過四對高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器分別安裝在四個(gè)不同的位置，由上至下四個(gè)輸出端口分別接單片機(jī)的P1。0、P1。1、P1.2、

18、P1。3口，實(shí)時(shí)對鍋爐里的水位進(jìn)行檢測.本系統(tǒng)所使用的傳感器性能穩(wěn)定,測量準(zhǔn)確,大大簡化現(xiàn)場安裝，具有較高的性價(jià)比，有較大的工程應(yīng)用價(jià)值,而且利用計(jì)算機(jī)與組態(tài)軟件技術(shù)對鍋爐生產(chǎn)過程進(jìn)行自動控制有著重要的意義。其優(yōu)越性主要在于：首先，通過對鍋爐燃燒過程進(jìn)行有效控制，使燃燒在充分的情況下進(jìn)行，可以提高燃燒效率。 4.2 總體設(shè)計(jì)流程圖總體設(shè)計(jì)硬件模塊軟件模塊輸入模塊：傳感器MCUPID參數(shù)調(diào)節(jié)控制執(zhí)行裝置LED顯示報(bào)警裝置直至得到合適的值編寫源程序圖4-1總體設(shè)計(jì)流程圖第五章 硬件設(shè)計(jì)5。1 硬件設(shè)計(jì)概要鍋爐自動控制包括對鍋爐的液位，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

19、利用由高亮二級管和光敏三級管所組成的液位傳感器把液位的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成模擬信號,再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809把輸出狀態(tài)直接接到單片機(jī)的I/O接口，單片機(jī)經(jīng)過運(yùn)算控制，輸出數(shù)字信號,輸出接口接LED進(jìn)行顯示,實(shí)現(xiàn)液位報(bào)警和鍵盤顯示與控制；其壓力控制是通過壓電傳感器將接受的信號轉(zhuǎn)變成電信號,通過模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0809進(jìn)行轉(zhuǎn)換后與8051單片機(jī)接口相連，使其與設(shè)定值相比較從而實(shí)現(xiàn)壓力報(bào)警和控制;其溫度檢測選用的是光電隔離器,實(shí)行光電隔離,有利于人員對溫度的檢測,再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809進(jìn)行轉(zhuǎn)換后與8051單片機(jī)接口相連，使其與設(shè)定值相比較從而實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警； 而本設(shè)計(jì)主要是對液位進(jìn)行控制,下圖是鍋爐

20、液位控制系統(tǒng).控制執(zhí)行裝置MCULED顯示報(bào)警裝置傳感器圖51鍋爐液位控制系統(tǒng)由上圖可觀察到傳感器通過對液面、溫度和壓力進(jìn)行測量,輸出模擬信號，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過8051單片機(jī)的運(yùn)算控制，在通過LED進(jìn)行顯示,通過報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警顯示之后再通過對閥門的開啟實(shí)現(xiàn)對鍋爐的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,閥門的驅(qū)動設(shè)備是電動機(jī)。5.2 硬件選型5。2。1核心芯片8051單片機(jī)計(jì)算機(jī)芯片MCS51是一個(gè)電腦晶片,英特爾公司生產(chǎn)系列.它是在MCS48系列的基礎(chǔ)上發(fā)展的高性能的8位單片機(jī)。所出的系列產(chǎn)品有8051、8031、8751.其代表就是8051。其他系列的單片機(jī)都以它為核

21、心，所以本設(shè)計(jì)采用的核心芯片是8051單片機(jī).CPU是它的核心設(shè)備，從功能上看,CPU包括兩個(gè)部分:運(yùn)算器和控制器,它執(zhí)行對輸入信號的分析和處理。整個(gè)系統(tǒng)電控部分以ATMEL公司的8051為核心芯片，控制信號采集、處理、輸出三個(gè)過程.這種芯片內(nèi)置4KEPROM，因?yàn)橄到y(tǒng)要求控制線較多，如果采用8031外置EPROM程序控制結(jié)構(gòu)，則造成控制線不夠；而8051卻可以利用P0、P2口作控制總線，大大簡化了硬件結(jié)構(gòu),并可以直接控制鍵盤參數(shù)輸入、LED數(shù)據(jù)顯示,方便現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)，使整個(gè)系統(tǒng)的通用性和智能化得到了很大的提高。圖51單片機(jī)管腳圖5.2.2液位傳感器在鍋爐液位控制系統(tǒng)中,傳感器的選擇是非常重

22、要的，傳感器是能感受規(guī)定的被測量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成,它的性能直接影響到整個(gè)檢測系統(tǒng),對檢測精確度起著重要的作用。傳感器的種類很多,有溫度傳感器，加速度傳感器，光學(xué)傳感器,壓力傳感器的,本設(shè)計(jì)主要采用的是由高亮二級管和光敏三級管所組成的液位傳感器來對液位進(jìn)行控制,又用光電式傳感器和壓電式傳感器來對溫度和壓力進(jìn)行檢測,在把檢測的電信號輸入到單片機(jī)進(jìn)行分析，這個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是液位的控制,所以下面我要對液位傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用的是四對高亮二極管和光敏三極管所組成的液位傳感器，這種液位傳感器如下圖圖52液位傳感器 5。2。3 ADC0809A/

23、D轉(zhuǎn)換器 ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及與微型計(jì)算機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件,其轉(zhuǎn)換方法為逐次逼近型。在A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部含有一個(gè)高阻抗斬波穩(wěn)定比較器,一個(gè)帶有模擬開關(guān)樹組的256電阻分壓器，以及一個(gè)逐次逼近型寄存器.8路的模擬開關(guān)由地址鎖存器和譯碼器控制，可以在8個(gè)通道中任意訪問一個(gè)通道的模擬信號.由于多路開關(guān)的地址輸入部分能夠進(jìn)行鎖存和譯碼,而且三態(tài)TTL輸出也可以鎖存，所以它易于與微型計(jì)算機(jī)接口。圖53ADC0809管腳圖5.3 硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖及其說明硬件電路由報(bào)警電路。鍵盤/顯示模塊電路.復(fù)位電路等電路構(gòu)成5。3.1報(bào)警電路；下列四種情況發(fā)生系統(tǒng)報(bào)警：

24、1)當(dāng)鍋爐達(dá)到上限極限水位時(shí)報(bào)警，爐內(nèi)的水位到達(dá)上限極限水位時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警;2）鍋爐內(nèi)壓力過高報(bào)警，壓力傳感器檢測到鍋爐內(nèi)壓力過高與設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警；3)鍋爐內(nèi)壓力過低報(bào)警，壓力傳感器檢測到鍋爐內(nèi)壓力過低與設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警;4）循環(huán)泵故障報(bào)警,當(dāng)循環(huán)泵開啟后,出水與回水溫度的差值很大，認(rèn)為循環(huán)泵故障,報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。圖5-4自動報(bào)警電路5。3。2鍵盤/顯示模塊電路 顯示部分我采用三位7段LED顯示器，LED顯示器是單片機(jī)應(yīng)用中最常用的輸出部件，它是由若干發(fā)光二極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)光,不同組合的二極管導(dǎo)通,就能顯示出各種字符.用LED是為具有顯示清晰、亮度高、使用

25、電壓低、光電轉(zhuǎn)換效能高、壽命長的特點(diǎn)。 圖55LED顯示電路5。3.3復(fù)位電路8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位,也可以是手動復(fù)位，見圖23。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電期間,此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失， 此設(shè)計(jì)采用自動復(fù)位電路。圖56復(fù)位電路第六章 軟件設(shè)計(jì)6.1 軟件設(shè)計(jì)流程圖及其說明補(bǔ)水泵1有故障嗎？水位下限水位嗎？開啟補(bǔ)水泵1進(jìn)行補(bǔ)水水位檢測YNN補(bǔ)水泵2工作Y開始返回檢測水位為上限水位嗎？補(bǔ)水泵1停止補(bǔ)水YN檢測水位為上限水位嗎？補(bǔ)水泵2停止補(bǔ)水YN故障報(bào)警圖6-1軟件流程圖該系統(tǒng)硬件系統(tǒng)完全，但系統(tǒng)的運(yùn)算與控制必須靠軟件支持,本控制系統(tǒng)

26、采用的是控制，由于模糊控制量的求取是采用查表法，因此軟件程序較簡單，整個(gè)軟件部分分為以下幾個(gè)部分。6。2 源程序及其說明6.2.1源程序ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003h AJMP MAINORG 000bh AJMP MAIN ORG 0013h AJMP MAIN ORG 001bh AJMP MAIN ORG 0023H AJMP MAIN ORG 0030HMAIN： CLR p3。6 MOV p0,0ffh ACALL QL; MOV 3BH ，#95 MAIN1： MOV 3bh，95 ACALL SHUICPM ；水位檢測子程序 ACALL BAOJING

27、 ;報(bào)警子程序 ACALL DELAY2 AJMP MAIN1;；; BBB1: MOV A，37H ADD A,10 CLR C SUBB A，3BH JNC OK2; CLR P2.1； MOV A，37H ADD A,#20 CLR C SUBB A,3BH JNC OK2 CLR P2.1； SETB 20H.0 RETok2： CLR 20H.0 RET6.2.2 水位檢測主程序這是程序運(yùn)行的主要程序段,主要實(shí)現(xiàn)啟動ADC0809轉(zhuǎn)換器，并從A/D轉(zhuǎn)換器采集信號， SHUICPM:MOV A,P1 ANL A,0FH MOV 30H，#0FH ;00001111 CJNE A，30H

28、，AAA1 SETB P2。0 SETB 20H.1 ；setb水位狀態(tài)標(biāo)志位 AJMP OUT2AAA1: MOV 30H，0EH ;00001110 CJNE A,30H,AAA2 SETB P2.0 CLR 20H.1 AJMP OUT2AAA2： MOV 30H，0CH ;00001100 CJNE A,30H，AAA3 CLR 20H.1 CLR p2.0 AJMP OUT2AAA3: MOV 30H,08H ;00001000 CJNE A,30H，AAA4 CLR P2.0 CLR 20H.1 AJMP OUT2AAA4: MOV 30H,#00H ；00000000 CJNE

29、A，30H,AAA5 setb P2.0 SETB 20H.1 AJMP OUT2AAA5: SETB 20H.2 RETOUT2： CLR 20H。2 RETBAOJING: JB 20H。3，OUT6 MOV A，20H MOV 30H，#00H CJNE A,30H，OUT5 AJMP OUT6OUT5: SETB P3.6 JB 20H.4，OUT9 SETB P0。1OUT10： JB 20H.2，OUT11 SETB P0。2OUT12： JB 20H.1,OUT13 SETB P0.3OUT14: JB 20H。0，OUT15 SETB P0.4OUT16： RETOUT6: C

30、LR P3。6 RET OUT9: CLR P0.1 AJMP OUT10 OUT11: CLR P0。2 AJMP OUT12 OUT13： CLR P0.3 AJMP OUT14 OUT15： CLR P0.4 AJMP OUT16 6。2。3水位檢測子程序SHUICPM:MOV A，P1 ANL A,#0FH MOV 30H，0FH ；00001111 CJNE A，30H,AAA1 SETB P2。0 SETB 20H.1 ;setb水位狀態(tài)標(biāo)志位 AJMP OUT2AAA1： MOV 30H，#0EH ;00001110 CJNE A,30H，AAA2 SETB P2.0 CLR 2

31、0H.1 AJMP OUT2AAA2: MOV 30H，0CH ；00001100 CJNE A，30H，AAA3 CLR 20H.1 CLR p2。0 AJMP OUT2AAA3: MOV 30H,#08H ；00001000 CJNE A,30H,AAA4 CLR P2。0 CLR 20H.1 AJMP OUT2AAA4: MOV 30H，#00H ；00000000 CJNE A,30H,AAA5 setb P2.0 SETB 20H.1 AJMP OUT2AAA5： SETB 20H.2 RETOUT2： CLR 20H.2 RETBAOJING： JB 20H。3，OUT6 MOV

32、A,20H MOV 30H，#00H CJNE A,30H，OUT5 AJMP OUT6OUT5: SETB P3。6 JB 20H。4，OUT9 SETB P0。1OUT10： JB 20H。2，OUT11 SETB P0。2OUT12： JB 20H.1,OUT13 SETB P0.3OUT14: JB 20H。0，OUT15 SETB P0.4OUT16： RETOUT6: CLR P3.6 RET OUT9: CLR P0.1 AJMP OUT10 OUT11： CLR P0.2 AJMP OUT12 OUT13: CLR P0.3 AJMP OUT14 OUT15: CLR P0.4 AJMP OUT16 第七章 系統(tǒng)調(diào)試及使用說明本系統(tǒng)主要介紹了鍋爐的液位檢測控制，還介紹了對溫度和壓力的檢測控制,介紹了8051單片機(jī)和其它一些單片機(jī)在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了它們的引腳和在系統(tǒng)中的電路圖,本設(shè)計(jì)還采用了多種傳感器來對液位、溫度和壓力的信號采集，利用LED來進(jìn)行信號的輸出顯示，我設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化，系統(tǒng)精度高,具有良好的人機(jī)交互功能，并設(shè)有液位報(bào)警、高壓、低壓和閥門失靈等故障報(bào)警，有問題立即就能發(fā)現(xiàn)。通過自動調(diào)節(jié)控制液位并實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)溫度和水位的報(bào)警。液位控制在設(shè)定值上正常運(yùn)行不需要