毕业设计（论文）-基于单片机的锅炉液位控制系统设计

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1、 1 1 前 言 1.1 课题背景 目前我国的燃烧锅炉的数量众多,我国现有中、小型锅炉 30 多万台,每年耗 媒量占我国原煤产量的四分之一,目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、 环境污染严重的生产状态。国家在第 10 到第 11 个五年计划的科技创新指南中, 对光电一体化、资源与环境、新能源与高效节能的指导性课题中明确指出:需要 自动化程度高、节能潜力大、提高安全系数、减轻劳动强度、价格低的新型测 控装置。 要求节约率达到百分之 5 以上,装置投资的回收期在 1 年以内,采暖锅炉 为 3 年以内。如小型链条式工业锅炉用的是新型测控装置。因此这个课题有现 实的意义且市场的前景良好。 锅炉微机

2、控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、 自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物,工业锅炉采用的是微机控制和 原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势: 1)直观而集中的显示锅炉各运行参数,能显示液位、压力、温度状态。 2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统 的控制参数,可以方便的改变液位、压力、温度的上限、下限。 3)提高锅炉的热效率,采用计算机控制后热效率可以比以前提高百分之 5 到 百分之10,据统计,120吨的锅炉,全年平均负荷为百分之70左右,以平均热效率提 高百分之 5 计算,全年节约 800 吨。 4)锅炉系统中包含鼓风机、引风

3、机和给水泵等大功率电动机,由于锅炉本身 特性和选型的因素,这些风机大部分不会满负荷输出的,原有的方式采用阀门和 挡板控制流量,浪费非常严重。通过对鼓风机、引风机和给水泵进行微机控制可 以平均节电达到百分之 30 到百分之 40 左右。 5)作为锅炉控制系统装置,其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行, 减少劳动人员的劳动强度。采用计算机控制的锅炉系统有十分周到的安全机制, 可以置多点的声光报警和自动连锁停炉,杜绝人为疏忽造成的重大事故。 综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。单 2 片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的 CPU、存储器、输入、输出 等部件。单

4、片机自问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特 点使它的应用领域日益广泛。 一般,工业控制系统的工作环境差,干扰强,利用单片 机控制就能克服这些缺点,因此单片机在控制领域得到广泛的应用,使用单片机 控制锅炉是很好的选择。 1.2 国内外研究的现状 目前我国在单片机测控装置研究、生产、应用中,取得了很大的成绩,总结了 很多经验,但是各行业仍处于发展期,经调查,更多科研究所在这方面开展的工作 更看重的是理论和算法,数年来这方面的研究的论文较多,着重生产实际的很少。 在上海,新型的单片机测控装置与系统研究的生产基础较雄厚,在生产过程中需 要新型的测控装置与系统,因此在不断的努力研究与

5、开发。上海的工程技术研究 人员更着重的是生产实际研究,对理论、 算法和成果的论文较少;深圳在研制新型 的测控装置与系统领域也比较有成就,尽管与其他国家比较尚有差距,但是,深圳 的高校、研究院所的最大的特点就是实际,与生产实际应用项目无关的问题基本 不去考虑,主要考虑选取什么材料,测控什么物理量,优点是什么,与机器设备的通 讯接口等等。 一些发达国家在单片机新型系统研究、制造和应用上,已积累了很多经验, 奠定了基础,进入了国际市场。我国在新型测控装置与系统研究、制造、应用和 经验上,与其他发达国家相比还存在差距,但是我国的研究人员已经克服很多困 难,并在不断的摸索中前进,有望在相关领域赶上甚至超

6、过发达国家的技术水平, 这是发展趋势。 1.3 使用单片机实现锅炉液位控制的优点 使用单片机实现锅炉液位控制具有较高的实用价值和稳定性好等特点。采 用高亮二极管和光敏三级管所组成的液位传感器测量水位，可有效保证水位的 自动控制，保证水质无污染，能更好地对锅炉进行自动化控制,测量温度时采取 光电耦合器,实现光电隔离,避免了工作人员在现场进行检测操控,方便了人员对 液位系统的控制,控制方便且系统稳定性能好； 采用压力传感器对压力进行测控， 3 采取压电陶瓷传感器,可大大简化设计方案，系统性能也更稳定；单片机不仅有 体积小，安装方便，功能较齐全等优点，而且有很高的性价比，应用前景广， 同时有助于发现可能存在的故障，通过微机实现蒸汽与给水系统的自动控制与 调节，将保证锅炉正常供气供暖，维持稳定系统，保证安全经济运行。本文就 是采用8051单片机为核心芯片的一种锅炉控制系统，具有较高的实用价值和优 越性。 本系统与PLC控制系统相比大大降低了使用成本,提高了控制运行速度。根 据仿真模拟运行的结果表明,该系统能很好的克服“假水位”现象,将锅炉汽包液 位控制在给定的范围内,对压力不足和压力过大进行