模糊溫度控制畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 前言１</b></p><p>　　1.1 課題背景１</p><p>　　1.2 課題相關(guān)知識(shí)的概述２</p><p>　　1.2.1 區(qū)域供暖系統(tǒng)發(fā)展的概述２</p><p>　　1.

2、2.2 模糊控制系統(tǒng)的概況２</p><p>　　1.3 本文的工作３</p><p>　　第二章 鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)整體分析與設(shè)計(jì)４</p><p>　　2.1 鍋爐自動(dòng)控制與模糊控制的關(guān)系４</p><p>　　2.2 鍋爐供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及方案論證分析５</p><p>　　2.2.1 方案1６</

3、p><p>　　2.2.2 方案2７</p><p>　　2.2.3 方案3７</p><p>　　2.3 方案分析與制定８</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件分析與設(shè)計(jì)１０</p><p>　　3.1 STC89C51單片機(jī)及外圍芯片介紹１０</p><p>　　3.1.1 STC8

4、9C51單片機(jī)介紹１０</p><p>　　3.1.2串口RS232芯片接口電路１２</p><p>　　3.1.3 數(shù)碼管的顯示設(shè)計(jì)１３</p><p>　　3.2 區(qū)域供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)１５</p><p>　　3.2.1 燃燒控制系統(tǒng)１５</p><p>　　3.2.2 送風(fēng)量控制系統(tǒng)１８</p>

5、;<p>　　3.2.3 出口溫度控制系統(tǒng)１８</p><p>　　3.2.4 鍋爐水位控制系統(tǒng)１９</p><p>　　第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)２２</p><p>　　4. 1 單片機(jī)源程序設(shè)計(jì)２２</p><p>　　4.2 數(shù)碼管的顯示２４</p><p>　　4.3 本系統(tǒng)中串口通信的流

6、程分析２５</p><p>　　4.3.1初始化的設(shè)定２５</p><p>　　4.3.2串口發(fā)送程序２６</p><p>　　第五章 結(jié)束語(yǔ)２７</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)２８</b></p><p><b>　　致謝２９</b></p>

7、<p>　　摘要:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，如何提高供暖的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已經(jīng)成為急需要解決的重要課題。目前，在我國(guó)北方的冬季供暖形式主要是以鍋爐供暖為主，而且主要是以鏈條爐為主。對(duì)于這種鍋爐實(shí)際的運(yùn)行效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)的效率，而且鍋爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)的配置還是比較落后的。</p><p>　　在這種背景下，模糊控制理論得到了迅速的發(fā)展。將模糊控制方法運(yùn)用到供暖控制系統(tǒng)中，可以克服區(qū)域供暖控制系統(tǒng)中存在

8、的嚴(yán)重滯后現(xiàn)象，同時(shí)在提高采樣頻率的基礎(chǔ)上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。</p><p>　　實(shí)現(xiàn)模糊溫度控制的方法有多種，可以用工控機(jī)作為模糊控制器，用熱電阻測(cè)量溫度；也可以用單片機(jī)作為模糊控制器，用熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量。本文詳細(xì)列舉、說(shuō)明了三種不同實(shí)現(xiàn)模糊溫度控制的方案，并分別畫(huà)出了其原理方框圖，對(duì)三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，選出了最佳控制方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞：模糊

9、控制；供暖控制系統(tǒng)；溫度控制；鍋爐</p><p>　　ABSTRACT：With the rapid development of social economy, how to improve the economic benefit and social benefit of heating, has become an important subject need to solve. At present,

10、 in our country is the main boiler heating on form of heating in winter in the north, is the main chain furnace on and. Actual operation for this kind of boiler efficiency is much lower than the efficiency of the design,

11、 configuration and boiler automatic control system is relatively backward. </p><p>　　In this context, the fuzzy control theory has been rapid development. Fuzzy control method is applied to the heating contr

12、ol system, can overcome the serious lag phenomenon existing in the regional heating control system, at the same time, on the basis of increase the sampling frequency can greatly improve the effect of control and control

13、accuracy. </p><p>　　Realize there are many methods of fuzzy temperature control, can use the industrial PC as a fuzzy controller, with thermal resistance measurement temperature; Can also use single chip mic

14、rocomputer as the fuzzy controller, with a thermocouple temperature measurement. Is listed in detail in this paper, illustrates three different fuzzy temperature control scheme, and draw its principle block diagram, resp

15、ectively, compares the advantages and disadvantages of three kinds of solutions, choose the b</p><p>　　KEY WORDS：Fuzzy control;Heating control system;Temperature control; The boiler </p><p><

16、b>　　第一章 前言</b></p><p>　　在傳統(tǒng)控制的領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模式的精確與否是能夠影響到控制優(yōu)劣的最主要因素，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。然而，對(duì)于很復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量太多，往往難以詳細(xì)的描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。換言之，傳統(tǒng)的控制理論對(duì)于簡(jiǎn)單而且明確的系統(tǒng)有強(qiáng)而有力的控制能力，能夠準(zhǔn)確的控制，但對(duì)于過(guò)于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無(wú)能為力了。因此人們便嘗試著以

17、模糊數(shù)學(xué)來(lái)處理這些控制問(wèn)題，以達(dá)到能夠?qū)崟r(shí)、精確的控制系統(tǒng)，以達(dá)到現(xiàn)代工業(yè)對(duì)控制系統(tǒng)的要求。</p><p>　　將模糊控制算法運(yùn)用到區(qū)域供暖控制系統(tǒng)之中，可以很好地克服區(qū)域供暖控制系統(tǒng)中存在著的嚴(yán)重滯后現(xiàn)象，同時(shí)在提高采樣頻率的基礎(chǔ)上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。把模糊控制應(yīng)用到區(qū)域供暖系統(tǒng)中，可以很好地控制供暖系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)更加精確。</p><p><b>　　1

18、.1 課題背景 </b></p><p>　　我國(guó)的區(qū)域供暖系統(tǒng)，特別是近些年來(lái)城市集中供熱發(fā)展很快，但是在實(shí)際運(yùn)行中也存在很多的問(wèn)題和不足。根據(jù)一些調(diào)研結(jié)果及近二十幾年的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)可知，我國(guó)目前供暖系統(tǒng)普遍存在著很多的共性問(wèn)題，如水力失調(diào)、系統(tǒng)積氣、系統(tǒng)失水以及系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定等。</p><p>　　對(duì)于這些系統(tǒng)來(lái)說(shuō)采用傳統(tǒng)的方法包括基于現(xiàn)代控制理論的方法很多時(shí)候還不

19、如一個(gè)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的操作人員的手動(dòng)控制效果好，而模糊控制理論正是以人的經(jīng)驗(yàn)為重要組成部分。這就使得模糊控制在一般情況下比傳統(tǒng)控制方法更加有效、安全。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)ψ詣?dòng)控制系統(tǒng)的控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性和自適應(yīng)能力的要求越來(lái)越高，被控對(duì)象或過(guò)程的非線(xiàn)性、時(shí)變性、多參數(shù)點(diǎn)的強(qiáng)烈耦合、較大的隨機(jī)擾動(dòng)、各種不確定性以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試手段不完善等等，使這些很難按數(shù)學(xué)方法建立被控對(duì)象的

20、精確模型。對(duì)于這些系統(tǒng)來(lái)說(shuō)采用傳統(tǒng)的方法包括基于現(xiàn)代控制理論的方法往往不如一個(gè)很有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的操作人員的手動(dòng)控制效果好，而模糊控制理論正是以人的經(jīng)驗(yàn)為重要組成部分。</p><p>　　將模糊控制方法運(yùn)用到供暖控制系統(tǒng)中，可以克服供暖控制系統(tǒng)中存在的水力失調(diào)、系統(tǒng)積氣、系統(tǒng)失水以及系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定等現(xiàn)象，同時(shí)在提高采樣頻率的基礎(chǔ)上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。</p><p>　　1.

21、2 課題相關(guān)知識(shí)的概述</p><p>　　1.2.1 區(qū)域供暖系統(tǒng)發(fā)展的概述</p><p>　　我國(guó)城市供熱事業(yè)在國(guó)家的重視和大力扶持下，每個(gè)城市都采取多種的途徑，因地制宜，廣開(kāi)熱源，大力發(fā)展集中供熱事業(yè)，并取得了一定的成績(jī)。到1983年底，北方102個(gè)城市之中，建立起集中供熱設(shè)施的城市已有17個(gè)，共敷設(shè)供熱管道六百余公里，供熱面積3000萬(wàn)平方米，且兼供了部分生產(chǎn)用蒸汽。這樣一來(lái)我國(guó)

22、平均每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤一百余萬(wàn)噸，減少城市煙塵56000噸，減少有害氣體二氧化硫38000噸。目前，我國(guó)城市區(qū)域供暖廣泛應(yīng)用的熱源形式主要是熱電廠和區(qū)域鍋爐房，集中供熱所用能源仍以煤炭為主。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)集中供熱產(chǎn)業(yè)熱源總熱量中，熱電聯(lián)產(chǎn)占62.9％；區(qū)域鍋爐供熱包括集中燃煤鍋爐房供熱、集中燃?xì)忮仩t房供熱和集中燃油鍋爐房供熱，占35.75％；其它占1.35％。我國(guó)城市集中供熱事業(yè)雖然有較快的發(fā)展，但由于起步較晚，與城市建設(shè)的其它事

23、業(yè)相比較，基礎(chǔ)還很薄弱，普及率不高，供需矛盾十分突出，與四個(gè)現(xiàn)代化建設(shè)的需要不相適應(yīng)，仍需加倍努力發(fā)展。</p><p>　　1.2.2 模糊控制系統(tǒng)的概況</p><p>　　1965年美國(guó)加州大學(xué)的L.A.Zadeh教授在其發(fā)表的著名論文“Fuzzy Sets”中，第一次提出用“隸屬函數(shù)”的概念來(lái)定量描述事物模糊性的模糊集合的理論，從此奠定了模糊數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)。 在短短的30多年時(shí)

24、間里，模糊數(shù)學(xué)獲得了迅速地發(fā)展，在理論和應(yīng)用上都取得了令人驚嘆的豐碩成果。模糊數(shù)學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域已涉及到自動(dòng)控制、圖像識(shí)別和文字識(shí)別、人工智能、氣象分析、航空、航天、地質(zhì)、地震、醫(yī)療診斷、火車(chē)汽車(chē)輪船駕駛、交通管理、決策評(píng)價(jià)、企業(yè)管理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等諸多的方面。 在自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用是模糊數(shù)學(xué)非常活躍而又碩果累累的一個(gè)領(lǐng)域。著名的自動(dòng)控制權(quán)威Austrom 曾經(jīng)指出：模糊邏輯控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制與專(zhuān)家控制是三種典型的智能控制方法。上世紀(jì)8

25、0年代末到90年代中期先后提出了模糊近似推理、模糊自適應(yīng)控制、模糊神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和模糊自適應(yīng)推理系統(tǒng)等。給模糊技術(shù)的應(yīng)用注入了新的活力，開(kāi)辟了十分誘人的光明前景。 我國(guó)對(duì)模糊控制的理論與應(yīng)用研究起步比較晚，但發(fā)展較快，現(xiàn)在我國(guó)在模糊理</p><p>　　論領(lǐng)域的研究已經(jīng)處于世界先進(jìn)水平，諸如在模糊控制、模糊辨識(shí)、模糊聚類(lèi)分析、模糊圖像處理、模糊信息論、模糊模式識(shí)別等領(lǐng)域取得了不少有實(shí)際影響的結(jié)果。先后出版了

26、幾十本有關(guān)模糊領(lǐng)域的著作。但我們?cè)诠こ碳夹g(shù)應(yīng)用方面較為薄弱，所以已經(jīng)提出了連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和便于工程應(yīng)用的模糊集成控制方法。上世紀(jì)90年代后期開(kāi)始出現(xiàn)了模糊家電控制等。</p><p>　　模糊控制是基于模糊數(shù)學(xué)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新的控制科學(xué)。其運(yùn)算過(guò)程中有很多時(shí)候都要用到矩陣運(yùn)算，但是控制其級(jí)別很少的時(shí)候可以進(jìn)行離線(xiàn)計(jì)算，可以很方便的完成矩陣運(yùn)算。這樣一來(lái)模糊控制就已經(jīng)簡(jiǎn)化了，甚至比一般的PID運(yùn)算還更簡(jiǎn)單

27、。</p><p><b>　　1.3 本文的工作</b></p><p>　　詳細(xì)分析課題任務(wù)，對(duì)模糊控制和區(qū)域供暖控制的歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對(duì)模糊控制的原理和區(qū)域供暖控制系統(tǒng)運(yùn)行中的常見(jiàn)問(wèn)題及處理辦法進(jìn)行了深入的研究，并將其綜合。然后根據(jù)課題任務(wù)的要求設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)的硬件原理圖。</p><p>　　第二章 鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)整體分析與

28、設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 鍋爐自動(dòng)控制與模糊控制的關(guān)系</p><p>　　最近幾年，對(duì)于經(jīng)典模糊控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的改善、模糊集成控制、模糊自適應(yīng)控制、專(zhuān)家模糊控制與多變量模糊控制的研究，特別是針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)與參數(shù)自調(diào)整模糊系統(tǒng)方面的研究受到各國(guó)學(xué)者的重視。目前，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)相互結(jié)合、取長(zhǎng)補(bǔ)短，形成一種模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用人腦的智能信息處理系統(tǒng)，其發(fā)展前景十分的

29、誘人。</p><p>　　模糊控制是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的微機(jī)數(shù)字控制，是模擬人的思維，構(gòu)造一種非線(xiàn)形控制，以滿(mǎn)足復(fù)雜的、不確定的過(guò)程控制的需要。它屬于智能控制范圍。</p><p>　　模糊控制系統(tǒng)類(lèi)似于常規(guī)的微機(jī)控制系統(tǒng)，由下列四部分構(gòu)成：</p><p>　　1. 測(cè)量元件傳感器 </p><p>　　它將

30、被控對(duì)象輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，測(cè)量元件的精度往往直接影響控制系統(tǒng)的精度，要注意選擇符合工程精度要求又穩(wěn)定可靠的測(cè)量元件。</p><p>　　2. 輸入輸出接口裝置 </p><p>　　它完成模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換，電平轉(zhuǎn)換，信號(hào)采樣與濾波等工作。</p><p>　　3. 廣義對(duì)象 </p><p>　　它包括被控對(duì)象與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，

31、被控對(duì)象為復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程，可是線(xiàn)性的或非線(xiàn)性的，也可能存在各種干擾，是模糊的、不確定的、沒(méi)有精確數(shù)學(xué)模糊的過(guò)程。</p><p><b>　　4. 模糊控制器 </b></p><p>　　它是一臺(tái)處理器，用于完成模糊推理的過(guò)程與根據(jù)輸入量和模糊運(yùn)算做出模糊控制工作。</p><p>　　在區(qū)域控制系統(tǒng)中，傳感器用于感受控制對(duì)象的溫度，然后由與

32、溫度變化的線(xiàn)性關(guān)系產(chǎn)生與其大小相適應(yīng)的變化量交給變送器處理。變送器傳感器輸入轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或者電流信號(hào)，再通過(guò)輸入輸出接口裝置進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后輸入到模糊處理器中進(jìn)行模糊控制。</p><p>　　基于模糊算法的區(qū)域供暖控制系統(tǒng)，可用各類(lèi)處理器，如微機(jī)、單片機(jī)、DSP等作為模糊控制器，其內(nèi)部運(yùn)行模糊算法程序，用于根據(jù)輸入的各種信號(hào)進(jìn)行處理從而達(dá)到做出模糊控制的目的。</p><p>　　

33、綜上所述，模糊控制的各個(gè)環(huán)節(jié)及其硬件組成非常適用于鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，兩者有機(jī)結(jié)合，密不可分。</p><p>　　2.2 鍋爐供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及方案論證分析</p><p>　　傳統(tǒng)的鍋爐風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中，燃燒控制手動(dòng)調(diào)節(jié)，鍋爐的燃燒控制就是依靠人工調(diào)節(jié)給煤，人工調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)對(duì)鍋爐的鼓、引風(fēng)風(fēng)量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒狀態(tài)控制的目的。鍋爐鼓風(fēng)、引風(fēng)控制采用接觸器控制，故障率較高，影響了鍋爐的正常穩(wěn)

34、定運(yùn)行，制約了生產(chǎn)；風(fēng)量調(diào)節(jié)控制靠改變風(fēng)門(mén)擋板的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的(電機(jī)恒速運(yùn)行)，能源浪費(fèi)大；鍋爐給水采用手動(dòng)控制執(zhí)行器控制，在用汽量波動(dòng)大時(shí)，安全性不夠高等。</p><p>　　而現(xiàn)在大多數(shù)中小鍋爐往往是通過(guò)人工調(diào)節(jié)的方式來(lái)完成這個(gè)燃燒狀態(tài)控制調(diào)節(jié)工作，通過(guò)人的感覺(jué)器官的識(shí)別并經(jīng)過(guò)大腦的分析處理做出動(dòng)作的決定，借助壓力、溫度顯示儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒狀態(tài)控制。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，能源需求趨于緊張。企業(yè)

35、是電能消耗大戶(hù)，風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載占比重大，作為耗能的主要負(fù)載，長(zhǎng)期以來(lái)，由于負(fù)載變化大而動(dòng)力源電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，浪費(fèi)能源。</p><p>　　鍋爐單片機(jī)控制，是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，工業(yè)鍋爐采用微機(jī)控制和原有的儀表控制方式相比具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：</p><p>　?。?）直觀而集中的顯示鍋爐各運(yùn)行參數(shù)。能顯示液位、壓力、溫度的狀態(tài)。</p><p>　?。?）在運(yùn)行

36、中可以隨時(shí)方便的修改各種運(yùn)行參數(shù)的控制值，并修改系統(tǒng)的控制參數(shù)?？梢苑奖愕母淖円何?、壓力、溫度等的上限、下限。</p><p>　?。?）提高鍋爐的熱效率。由于工業(yè)鍋爐耗煤量大，燃燒熱效率每提高1％都會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。而采用PLC控制后熱效率可比以前提高5%-10%。</p><p>　　（4）鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵等大功率電動(dòng)機(jī)，由于鍋爐本身特性和選型的因素，這些風(fēng)機(jī)大

37、部分時(shí)間里是不會(huì)滿(mǎn)負(fù)荷輸出的，原有方式采用閥門(mén)和擋板控制流量，浪費(fèi)非常嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵進(jìn)行微機(jī)控制可以平均節(jié)電達(dá)到30%—40%。</p><p>　?。?）作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在采用計(jì)算機(jī)控制的鍋爐控制系統(tǒng)中，有十分周到的安全機(jī)制，可以設(shè)置多點(diǎn)聲光報(bào)警和自動(dòng)連鎖停爐。杜絕由于人為疏忽造成的重大事故。</p><p>

38、　　實(shí)現(xiàn)模糊溫度控制的方法有多種，可以用工控機(jī)作為模糊控制器，用熱電阻測(cè)量溫度；也可以用單片機(jī)作為模糊控制器，用熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)量。本文詳細(xì)列舉、說(shuō)明了三種不同實(shí)現(xiàn)模糊溫度控制的方案，并分別畫(huà)出了其原理方框圖，對(duì)三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，選出了最佳控制方案。</p><p><b>　　2.2.1 方案1</b></p><p><b>　　1. 硬件組成

39、</b></p><p>　　PLC、A/D轉(zhuǎn)換器、熱電阻、調(diào)節(jié)閥、燃油供應(yīng)子系統(tǒng)。</p><p><b>　　2. 工作原理</b></p><p>　　在本系統(tǒng)中，由分立的熱電阻做測(cè)量工具，對(duì)溫度變量進(jìn)行檢測(cè)，并輸出到A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后輸出到PLC。PLC根據(jù)給定量與測(cè)量量的偏差進(jìn)行模糊運(yùn)算，得出

40、模糊輸出量，控制調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥根據(jù)PLC的輸出量自動(dòng)的調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒爐內(nèi)的燃?xì)?，從而起到了調(diào)節(jié)溫度的目的。LED顯示器用于實(shí)時(shí)顯示測(cè)量的溫度，燃油供應(yīng)子系統(tǒng)起到了供應(yīng)燃油的作用。</p><p><b>　　3. 系統(tǒng)原理框圖</b></p><p>　　圖2.1 方案1的原理框圖</p><p><b>　　2.2.2 方案2<

41、/b></p><p><b>　　1. 硬件組成</b></p><p>　　89C2051單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、集成的熱電偶溫度變送器、固態(tài)繼電器、大功率發(fā)熱器和LED顯示器。</p><p><b>　　2. 工作原理</b></p><p>　　本系統(tǒng)由集成的熱電偶變送器檢測(cè)溫度，并完

42、成信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化和變送的功能。單片機(jī)執(zhí)行模糊控制的功能，由固態(tài)繼電器控制大功率發(fā)熱器電源的導(dǎo)通與斷開(kāi)，從而達(dá)到控制溫度的目的。</p><p><b>　　3. 系統(tǒng)原理框圖</b></p><p>　　圖2.2 方案2的原理框圖</p><p>　　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)采用的是控制，由于模糊控制量的求取

43、是采用查表法，因此軟件程序較簡(jiǎn)單。</p><p>　　2.2.3 方案3</p><p><b>　　1. 硬件組成</b></p><p>　　工控機(jī)、集成的熱電偶溫度變送器、A/D轉(zhuǎn)換器、調(diào)節(jié)閥、燃料供應(yīng)子系統(tǒng)和LCD顯示器。</p><p><b>　　2. 工作原理</b></p&

44、gt;<p>　　在本系統(tǒng)中，先由工控機(jī)輸出波形（此波形為理想控制過(guò)程），經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換后輸入到工控機(jī)，作為給定量（給定量是變化的）。熱電偶溫度變送器作為測(cè)量工具，對(duì)溫度變量進(jìn)行檢測(cè)，并輸出到A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換后輸出到工控機(jī)。工控機(jī)利用模糊算法，根據(jù)給定量與被測(cè)量的偏差進(jìn)行模糊運(yùn)算，得出模糊輸出量，控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟程度，自動(dòng)的調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒爐內(nèi)的燃?xì)?，從而起到了調(diào)節(jié)出水溫度的目的。LED顯示器用于實(shí)時(shí)的顯示測(cè)量的溫度，

45、燃油供應(yīng)子系統(tǒng)用于供應(yīng)燃油。</p><p><b>　　3. 系統(tǒng)原理框圖</b></p><p>　　圖2.3 方案3的原理框圖</p><p>　　2.3 方案分析與制定</p><p>　　經(jīng)過(guò)上述的方案分析得到了鍋爐自動(dòng)控制的方案：整體利用模糊控制的原理，并且在硬件方面緊密結(jié)合，在溫度與壓力控制方面主要應(yīng)用自動(dòng)

46、控制原理。</p><p><b>　　1. 處理器</b></p><p>　　每個(gè)方案都采用了不同的處理器，方案1用PLC為模糊控制器，在進(jìn)行A/D、D/A轉(zhuǎn)換和LED顯示時(shí)出現(xiàn)許多難題，如引腳不夠用，數(shù)據(jù)并行輸入輸出困難（可以通過(guò)外部加入模擬輸入模塊來(lái)解決，但價(jià)格昂貴）、及內(nèi)部編程復(fù)雜等諸多不便。而方案2和方案3采用了單片機(jī)及工控機(jī)，能夠很好的解決上述問(wèn)題。&l

47、t;/p><p><b>　　2. 測(cè)量元件</b></p><p>　　方案1采用的是分立的熱電阻，在測(cè)量精度及抗干擾性等方面都不能滿(mǎn)足要求。而方案2、3采用的是集成的熱電偶溫度變送器，具有冷端溫度補(bǔ)償、零點(diǎn)調(diào)整、零點(diǎn)遷移、量程調(diào)整以及線(xiàn)性化等功能。只要稍許的調(diào)整變送器即可很好的完成任務(wù)。</p><p><b>　　3. 顯示器<

48、;/b></p><p>　　方案1和方案2采用了價(jià)格便宜的LED顯示器，而方案3采用了相對(duì)昂貴的LCD顯示器。雖然LCD顯示器在顯示方面有其優(yōu)越性，可以多行顯示、文本顯示。但本系統(tǒng)中只要求實(shí)時(shí)顯示溫度即可，所以L(fǎng)ED顯示器是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。</p><p><b>　　4. 能量供應(yīng)</b></p><p>　　方案1和3采用燃料作為能

49、量供應(yīng)，而方案2采用電能。方案1與方案3要考慮多方面的影響。如燃油的燃燒效率問(wèn)題（通過(guò)采樣油爐排氣口的氧氣濃度完成），即要檢測(cè)的變量有兩個(gè)，爐內(nèi)溫度和排氣口的氧氣含量。而方案2可以減少裝配燃油子系統(tǒng)所用的成本，只有一個(gè)檢測(cè)量，減小了運(yùn)算難度，還可以省去因?yàn)槿剂系娜紵斐傻拇髿馕廴?，保護(hù)環(huán)境。</p><p>　　綜上所述：方案2是無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)方面、科學(xué)性還是從實(shí)現(xiàn)的容易程度、環(huán)境保護(hù)上都優(yōu)于其它兩個(gè)方案，不失為

50、最佳的選擇。方案2在實(shí)行控制的時(shí)候不像其它方案采用D/A轉(zhuǎn)換后再控制調(diào)節(jié)閥的方法，而是直接外接一個(gè)固態(tài)繼電器，通過(guò)內(nèi)部改變定時(shí)器的中斷時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)一個(gè)周期內(nèi)電子開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)時(shí)間。這樣既節(jié)省了材料也可以很大程度上減少硬件電路的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖2.4 鍋爐控制系統(tǒng)的流程圖</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件分析與設(shè)計(jì)</p><p>　　方案2在實(shí)行控

51、制的時(shí)候不像其它方案采用D/A轉(zhuǎn)換后再控制調(diào)節(jié)閥的方法，而是直接外接一個(gè)固態(tài)繼電器，通過(guò)內(nèi)部改變定時(shí)器的中斷時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)一個(gè)周期內(nèi)電子開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通和斷開(kāi)時(shí)間。這樣既節(jié)省了材料也可以很大程度上減少硬件電路的結(jié)構(gòu)。所以本設(shè)計(jì)選用單片機(jī)控制。</p><p>　　3.1 STC89C51單片機(jī)及外圍芯片介紹</p><p>　　3.1.1 STC89C51單片機(jī)介紹</p><

52、p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器[4]的低電壓存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory），而且是高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 它具有以下特性：與MCS-51 兼容，4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，壽命：1000萬(wàn)

53、次寫(xiě)/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年，全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定，128×8位內(nèi)部RAM，32條可編程I/O線(xiàn)，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。</p><p>　　圖3.1 51系列單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p><b>　　管腳的說(shuō)明： </b></p>

54、;<p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8 個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。 </p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作

55、為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，并且作為輸入。 </p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電

56、平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 </p><p><b>　　RST：復(fù)位輸入。</b></p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部

57、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 </p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間使用外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此期間使用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 ?</p><p>　　XTAL1

58、：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 </p><p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　3.1.2串口RS232芯片接口電路</p><p>　　RS232是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)。它適用于終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的接口。最高數(shù)據(jù)傳送速率可達(dá)19.2kB

59、ps，最長(zhǎng)傳送電纜可達(dá)到15米。RS232標(biāo)準(zhǔn)的電平采用負(fù)邏輯，規(guī)定+3V～+15V之間的任意電平為邏輯0,-3V～-15V之間的任意電平為邏輯1。RS232標(biāo)準(zhǔn)定義了25根引線(xiàn)，對(duì)于雙向通信，使用了串行輸入RXD，串行輸出TXD和地線(xiàn)GND。但是在接口電路和計(jì)算機(jī)接口芯片中大都是TTL/CMOS電平，所以在通信時(shí)，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，以便與RS232標(biāo)準(zhǔn)的電平匹配。MAX232芯片可以實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。</p><p&g

60、t;　　MAX232芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗，單電源雙RS232發(fā)送/接受器。MAX232C芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入的+5V電源變換為RS232輸出電平所需要的±10V電壓，因此采用該芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V電源即可。MAX232C外圍電路需要4個(gè)電解電容C1，C2，C3，C4，它們是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為1μF/16V，選用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片。C5為0.1μF的去耦電容。

61、MAX232C的引腳T1OUT，T2OUT，R1IN，R2IN為接RS232C電平的引腳，引腳T1IN，T2IN，R1OUT，R2OUT為接TTL/CMOS電平的引腳，因此TTL/CMOS電平的T1IN，T2IN引腳應(yīng)接MCS51的串行發(fā)送引腳TXD。與之對(duì)應(yīng)的RS232C電平的T1OUT，T2OUT應(yīng)接PC機(jī)的接收端RD。R1OUT，R2OUT應(yīng)接MCS51的串行接收引腳RXD。R1IN，R2IN應(yīng)接PC機(jī)的發(fā)送端TD。</p&

62、gt;<p>　　電路中選用其中的一路發(fā)送/接收，R1OUT接MCS51的RXD，T1IN接MCS51的TXD，DB-9連接器直接接到PC機(jī)上。采用MAX232接口電路如圖3.5所示：</p><p>　　圖3.2串口RS232芯片接口電路</p><p>　　3.1.3 數(shù)碼管的顯示設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)碼管也稱(chēng)LED數(shù)碼管，可以根據(jù)段數(shù)的不同

63、有八段和七段LED數(shù)碼管之分，他們的區(qū)別在于，八段要比七段LED數(shù)碼管多增加了一個(gè)發(fā)光二極管，這個(gè)發(fā)光二極管則是用于小數(shù)點(diǎn)的顯示。</p><p>　　數(shù)碼管按公共端的連接方有共陰極和共陽(yáng)極之分。如果把數(shù)碼管的發(fā)光二極管中的陽(yáng)極連接在一起，構(gòu)成了公共的陽(yáng)極端，再把它接到5V的電源上，于是就構(gòu)成了共陽(yáng)數(shù)碼管。要想對(duì)其中的某個(gè)字段點(diǎn)亮，就需要把該字段對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的陰極傳送低電平，否則該字段將不會(huì)被點(diǎn)亮。如果把數(shù)碼

64、管的發(fā)光二極管中的陰極連接在一起，構(gòu)成了公共的陰極端，再把它接到GND端，于是就構(gòu)成了共陰數(shù)碼管。要想對(duì)其中的某個(gè)字段點(diǎn)亮，就需要把該字段對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管的陽(yáng)極傳送高電平，否則該字段將不會(huì)被點(diǎn)亮。 </p><p>　　LED上顯示的數(shù)字，先把數(shù)字轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的段碼。因?yàn)殡娐方臃ú煌?，因此LED顯示器形成的段碼也不同，把顯示數(shù)字轉(zhuǎn)換成段碼的過(guò)程可通過(guò)硬件譯碼或軟件譯碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。若要顯示多位數(shù)字時(shí)，采用硬件譯碼需要很

65、多的硬件譯碼器，無(wú)論是從儀表還是從儀表的耗電量來(lái)說(shuō)都是不合適的。因此，設(shè)計(jì)中采用軟件譯碼的多位LED掃描顯示接口電路。設(shè)計(jì)思想是預(yù)先在內(nèi)存中存貯一張七位LED段碼表，根據(jù)需要顯示的數(shù)字去查表取的相應(yīng)的段碼，然后將段碼加到七段LED的驅(qū)動(dòng)器上即可顯示出字符。顯示過(guò)程是，采用掃描的方法控制某位LED被點(diǎn)亮，先從最后一位LED開(kāi)始點(diǎn)亮，逐位左移，直到最后一個(gè)LED顯示完畢。圖3.4為串入并出移位寄存器74HC164擴(kuò)展的6個(gè)8位并行輸出口。其

66、中74HC164為8位串入并出移位寄存器，可級(jí)聯(lián)使用。CLK為同步時(shí)鐘輸入端，AQ～HQ為并行數(shù)據(jù)輸出端，A，B為串行數(shù)據(jù)輸入端。要注意圖中數(shù)位和數(shù)據(jù)輸出的順序。輸出的8×6個(gè)數(shù)據(jù)位，低位在先，高位在后，輸出的6個(gè)數(shù)據(jù)Data1～Data6,Data1在最遠(yuǎn)端。</p><p>　　圖3.3數(shù)碼管的顯示設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.4 溫度傳感器與報(bào)警電路的設(shè)計(jì)</p&

67、gt;<p>　　本系統(tǒng)溫度傳感器選用DS1820。</p><p>　　蜂鳴器報(bào)警電路及LED發(fā)光二極管報(bào)警電路如圖3.14所示：</p><p>　　圖3.4 蜂鳴器報(bào)警電路 圖3.5 發(fā)光二極管報(bào)警電路</p><p>　　LED是個(gè)近似于恒壓元件，導(dǎo)通時(shí)的工作電流通常在10～20mA左右，正向壓降

68、一般為1.6V或2.4V左右，反向擊穿電壓一般大于等于5V，因此電路中需串聯(lián)限流電阻。該系統(tǒng)如果正常工作時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)綠色的LED二極管發(fā)光，當(dāng)超過(guò)指定的上限值或者低于指定的下限值，則驅(qū)動(dòng)紅色LED二極管發(fā)光,同時(shí)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。蜂鳴器的工作電流一般為30mA，需要串聯(lián)限流電阻。</p><p>　　3.2 區(qū)域供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 燃燒控制系統(tǒng)</p&

69、gt;<p>　　1. 燃煤控制系統(tǒng)概述</p><p>　　鍋爐生產(chǎn)燃燒系統(tǒng)自動(dòng)控制的基本任務(wù)，是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要，同時(shí)還要保證經(jīng)濟(jì)燃燒和鍋爐的安全運(yùn)行。具體控制任務(wù)可概括為三個(gè)方面。</p><p>　?。?） 穩(wěn)定蒸汽母管的壓力</p><p>　　維持蒸汽母管蒸汽壓力不變，這是燃燒過(guò)程自動(dòng)控制的第一項(xiàng)任務(wù)。如果蒸汽壓力

70、變了就表示鍋爐的蒸汽生產(chǎn)量與負(fù)荷設(shè)備的蒸汽消耗量不相適應(yīng)，因此，必須改變?nèi)剂系墓?yīng)量，以改變鍋爐的燃燒發(fā)熱量，從而改變鍋爐的蒸發(fā)量，恢復(fù)蒸汽母管壓力為額定值。這項(xiàng)控制任務(wù)就稱(chēng)為汽壓控制或熱負(fù)荷控制。此外，保持汽壓在一定范圍內(nèi)，也是保證鍋爐和各個(gè)負(fù)荷設(shè)備正常工作的必要條件。穩(wěn)定蒸汽母管的壓力，對(duì)于單獨(dú)運(yùn)行的鍋爐相對(duì)來(lái)說(shuō)要簡(jiǎn)單些，對(duì)于并列運(yùn)行的鍋爐，在一母管上同時(shí)有幾臺(tái)鍋爐，因而保持母管蒸汽壓力不變，還必須解決好幾臺(tái)并列運(yùn)行鍋爐之間的負(fù)荷分

71、配問(wèn)題。</p><p>　?。?） 維持鍋爐燃燒的最佳狀態(tài)和經(jīng)濟(jì)性</p><p>　　維護(hù)鍋爐燃燒過(guò)程的最佳狀態(tài)和經(jīng)濟(jì)性是鍋爐燃燒過(guò)程自動(dòng)控制的第二項(xiàng)任務(wù)。燃燒的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)難于直接測(cè)量，常用鍋爐煙氣中的含氧量，或者燃料量與送風(fēng)量的比值來(lái)表示。如果能夠恰當(dāng)?shù)乇３秩剂狭颗c空氣量的正確比值，就能達(dá)到最小的熱量損失和最大的燃燒效率。反之，如果比值不當(dāng)，空氣不足，結(jié)果導(dǎo)致燃料的不完全燃燒，當(dāng)大部

72、分燃料不能完全燃燒時(shí)，熱量損失直線(xiàn)上升;如果空氣過(guò)多，就會(huì)使大量的熱量損失在煙氣之中，使燃燒效率降低。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)燃煤鍋爐，在煙氣保持的10%氧或40%的過(guò)剩空氣是最合適的，這樣熱損失最小。</p><p>　?。?） 維持爐膛負(fù)壓在一定范圍</p><p>　　爐膛負(fù)壓的變化，反映了引風(fēng)量與送風(fēng)量的不相適應(yīng)。通常要求爐膛負(fù)壓保持在50-100Pa的范圍內(nèi)。這時(shí)燃燒工況，鍋爐房工作條件，爐

73、子的維護(hù)及安全運(yùn)行都最有利。如果爐膛負(fù)壓太小，爐膛容易向外噴火，既影響環(huán)境衛(wèi)生，又可能危及設(shè)備與操作人員的安全。負(fù)壓太大，爐膛漏風(fēng)量增大，增加引風(fēng)機(jī)的電耗和煙氣帶走的熱量損。因此，需要維持爐膛壓力在一定的范圍之內(nèi)。這三項(xiàng)控制任務(wù)是相互關(guān)聯(lián)的，它們可以通過(guò)控制燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量來(lái)完成，對(duì)于燃燒過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求是：在負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)使燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量各自保持不變，及時(shí)地補(bǔ)償系統(tǒng)的內(nèi)部擾動(dòng)，這些內(nèi)部擾動(dòng)包括燃料的質(zhì)量變化，以及電

74、網(wǎng)頻率變化引起的燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量的變化等。在負(fù)荷變化的外擾作用時(shí)，則應(yīng)使燃料量、送風(fēng)量和引風(fēng)量成比例的改變，既要適應(yīng)負(fù)荷的要求，又要使三個(gè)被控量：蒸汽母管壓力、爐膛負(fù)壓和燃燒經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)保持在允許范圍內(nèi)。</p><p>　　綜上分析，使燃料量與空氣量之間保持一定的比值關(guān)系，是確保經(jīng)濟(jì)燃燒的根本問(wèn)題。這就需要正確地測(cè)量燃料量和空氣量。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)針對(duì)中小型鍋爐，考慮

75、到實(shí)際應(yīng)用中造價(jià)等問(wèn)題，此設(shè)計(jì)將不對(duì)燃燒狀況進(jìn)行檢測(cè)，風(fēng)煤比通過(guò)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)置。</p><p>　　圖3.6鍋爐壓力控制</p><p>　　通過(guò)對(duì)蒸汽壓力的檢測(cè)，判斷對(duì)爐排變頻器和鼓風(fēng)變頻器的輸出（對(duì)爐排變頻器和鼓風(fēng)變頻器輸出大小關(guān)系便是風(fēng)煤比，此值通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行是進(jìn)行調(diào)整），當(dāng)蒸汽壓力變小時(shí)，PLC將提高對(duì)爐排和給煤變頻器的輸出值，加大給煤和鼓風(fēng)量，增加鍋爐的輸出功率；相反當(dāng)蒸汽

76、壓力增大時(shí)，PLC將減小對(duì)變頻器的輸出值。當(dāng)只對(duì)蒸汽壓力進(jìn)行檢測(cè)控制時(shí)，由于對(duì)對(duì)象的檢測(cè)時(shí)蒸汽壓力已經(jīng)有了變化，所以蒸汽壓力會(huì)有比較大的擾動(dòng)。而通過(guò)將蒸汽流量信號(hào)引入，作為前饋信號(hào)，當(dāng)蒸汽流量加大時(shí)，提前對(duì)爐排和鼓風(fēng)變頻器提高輸出值，鍋爐動(dòng)作時(shí)間將比只對(duì)蒸汽壓力進(jìn)行控制時(shí)大大縮短，蒸汽壓力的波動(dòng)將有很大的改觀。由于在實(shí)際的調(diào)節(jié)過(guò)程中阻力等其他原因，給煤量和鼓風(fēng)量可能與PLC的輸出值有較大的差別，本設(shè)計(jì)還對(duì)爐排進(jìn)給速度和鼓風(fēng)量信號(hào)引回作為

77、反饋信號(hào)，形成一個(gè)閉環(huán)控制回路，直接測(cè)量其輸出值并做出相應(yīng)的調(diào)整，減小控制過(guò)程的誤差。</p><p>　　2. 燃料量控制系統(tǒng)</p><p>　　從汽壓對(duì)象動(dòng)態(tài)特性可知，它們都近似單容對(duì)象，是一個(gè)易控對(duì)象，但是考慮到大型單元機(jī)組容量大，各部分之間聯(lián)系密切，相互影響很大，尤其是燃料品種的多變，投入燃料供給裝置的臺(tái)數(shù)不同等因素對(duì)系統(tǒng)的影響，因此一般需要單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)燃料量控制系統(tǒng)。如下圖1-

78、7用鍋爐跟蹤方式時(shí)燃料量串極控制系統(tǒng)的方框圖。為了改善“爐跟機(jī)”的控制效果，圖中采用了帶有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償器的蒸汽流量前饋信號(hào)。</p><p>　　圖3.7 燃料量控制系統(tǒng)</p><p>　　3.2.2 送風(fēng)量控制系統(tǒng)</p><p>　　為了使鍋爐適應(yīng)負(fù)荷的變化，必須同時(shí)改變送風(fēng)量和燃料量。恰能滿(mǎn)足完全燃燒所需的空氣量只取決于燃料的元素分析，稱(chēng)為理論空氣量。一般實(shí)際送

79、風(fēng)量都比理論空氣量大一些，用過(guò)量空氣系數(shù)α來(lái)衡量，有時(shí)又稱(chēng)作空燃比。送風(fēng)控制系統(tǒng)的最終任務(wù)是達(dá)到最高的鍋爐熱效率。但熱效率不能直接測(cè)量，因此通常采用間接的方法達(dá)到目的。根據(jù)不同的測(cè)量方法可以構(gòu)成不同的系統(tǒng)。通常采用以下方案：</p><p>　　圖3.8 送風(fēng)量控制系統(tǒng)</p><p>　　圖2.7所示為燃料量-空氣系統(tǒng)。此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，而且無(wú)論發(fā)生負(fù)荷變化還是燃料側(cè)的擾動(dòng)，都能滿(mǎn)足空氣量

80、和燃料量之比要求。但由于給煤量難以測(cè)量，往往需要采取其它措施才能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3.2.3 出口溫度控制系統(tǒng)</p><p>　　溫度傳感器主要有熱電阻傳感器和熱電偶等幾種類(lèi)型：</p><p><b>　　1.熱電阻</b></p><p>　　熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度

81、高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。</p><p><b>　　2.熱電偶</b></p><p>　　熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一，熱電偶工作原理是基于賽貝克(setback)效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。</p>

82、<p>　　(1) 熱電偶測(cè)溫基本原理</p><p>　　將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。</p><p>　　(2) 熱電偶的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)形成</p><p>　

83、　常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類(lèi)。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒(méi)有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國(guó)從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、

84、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。</p><p>　　由于爐膛溫度過(guò)高超過(guò)千度，所以我們選用熱電偶作為我們的爐膛溫度傳感器。</p><p>　　3.2.4 鍋爐水位控制系統(tǒng)</p><p>　　鍋爐水位測(cè)量常用的方式主要有兩種:電接點(diǎn)式水位計(jì)、差壓式水位計(jì)。</p><p><b>　　1. 電接點(diǎn)水位計(jì)</b&g

85、t;</p><p>　　下圖是電接點(diǎn)水位計(jì)的原理示意圖。電接點(diǎn)水位計(jì)是通過(guò)連通管直接測(cè)量汽包水位，利用水與蒸汽的電導(dǎo)率差別大的特性把測(cè)得的水位離散化后遠(yuǎn)傳指示水位。</p><p>　　圖3.9 電接點(diǎn)水位計(jì)原理圖</p><p>　　從理論上來(lái)看，測(cè)量筒適當(dāng)大一點(diǎn)，接點(diǎn)分布密一點(diǎn)，對(duì)監(jiān)視是有利的?？紤]安全、經(jīng)濟(jì)性和滿(mǎn)足最低監(jiān)視要求的平衡關(guān)系，通常測(cè)量筒的外徑為中

86、76mm或中89mm，沿測(cè)量筒的軸向間距巧一50mm交錯(cuò)布置，電接點(diǎn)水位計(jì)具有就地水位計(jì)相同的測(cè)量特性，在后面的討論中將把它們歸為一類(lèi)。但是如果水位計(jì)汽水臨界阻值設(shè)置不當(dāng)可造成附加誤差;電接點(diǎn)水位計(jì)指示水位是不連續(xù)的，有指示盲區(qū)，一般不用于連續(xù)調(diào)節(jié)。由于電極的存在，電接點(diǎn)水位計(jì)測(cè)量的可靠性降低了，體現(xiàn)如下:</p><p>　　(1)當(dāng)電接點(diǎn)筒體內(nèi)水比較“臟”時(shí)，在輕微狀況下接點(diǎn)反應(yīng)滯后;嚴(yán)重時(shí)接點(diǎn)經(jīng)常掛水珠或檢

87、測(cè)部分接觸不到水，造成某些點(diǎn)長(zhǎng)期指示“有水”或有些點(diǎn)長(zhǎng)期指示“無(wú)水”。</p><p>　　(2)電極在測(cè)量筒內(nèi)與水、汽的長(zhǎng)期電化學(xué)反應(yīng)，造成接點(diǎn)極化，接點(diǎn)極化后將長(zhǎng)期指示該點(diǎn)“有水”。</p><p>　　(3)電極在測(cè)量筒內(nèi)與水、汽的長(zhǎng)期電化學(xué)反應(yīng)造成電極絕緣體兩側(cè)金屬損失，密封面遭到破壞導(dǎo)致電極泄漏?？s短電極更換周期降低了電極座子安裝螺紋的壽命，安裝螺紋的破壞造成電極密封不良導(dǎo)致電極

88、泄露。</p><p>　　(4)電極的存在強(qiáng)化了測(cè)量筒體的散熱，因此對(duì)測(cè)量部分的保溫要求更高。在保溫不良情況下，測(cè)量誤差比就地水位計(jì)更大，受環(huán)境溫度影響更大。</p><p><b>　　2. 差壓式水位計(jì)</b></p><p>　　差壓式水位計(jì)是采用平衡容器，將水位的變化轉(zhuǎn)換為壓差的變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。最常用的有單室平衡容器和雙室平衡容器，

89、由于參比水柱的溫度要比汽包內(nèi)的飽和水溫度要低得多，為了保證測(cè)量盡量準(zhǔn)確，在平衡容器的結(jié)構(gòu)上，儀控工程師想出了很多補(bǔ)償辦法，最常用的如圖3-2，也有一些特殊的結(jié)構(gòu)如三室平衡容器等在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用過(guò)。</p><p>　　圖3.10 差壓水位檢測(cè)原理簡(jiǎn)圖</p><p>　　要通過(guò)差壓轉(zhuǎn)換方式準(zhǔn)確測(cè)量鍋爐汽包水位，必須進(jìn)行溫度或壓力補(bǔ)償。隨著熱控技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，現(xiàn)在的變送器、運(yùn)算單元(運(yùn)算器、

90、DCS、PLC等)的測(cè)量精確度、可靠性、穩(wěn)定性都達(dá)到了非常高的程度，補(bǔ)償計(jì)算不再是技術(shù)難題，因此近來(lái)大型鍋爐汽包水位測(cè)量最常采用的測(cè)量筒的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，可靠性更高的單室平衡容器。加上汽包壓力補(bǔ)償后，獲得了較高的測(cè)量精確度。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)為一全自動(dòng)控制系統(tǒng)，需要精確測(cè)量鍋爐的水位來(lái)控制供水量的大小。連通式水位測(cè)量不能應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)，電接點(diǎn)式水位測(cè)量方法不能精確測(cè)量水位值，采用此控制方案，

91、水泵的啟停次數(shù)頻繁，不適用于變頻控制系統(tǒng)，因此應(yīng)選用差壓式水位檢測(cè)。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4. 1 單片機(jī)源程序設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用STC89C51單片機(jī)，單片機(jī)與系統(tǒng)的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)的流程圖如下：</p><p>　　圖4.1 單片機(jī)與系統(tǒng)的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)的流程圖</p>

92、<p>　　AT89C51匯編源程序如下：</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 0003h</p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 000bh</p><

93、;p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 0013h</p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 001bh</p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 0023H </p><

94、p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 0030H</p><p>　　MAIN: CLR p3.6</p><p>　　MOV p0,#0ffh</p><p>　　ACALL QL;</p><p>　　MOV 3BH ,#95</p>

95、;<p>　　MAIN1: MOV 3bh,#95</p><p>　　ACALL SHUICPM ;水位檢測(cè)子程序</p><p>　　ACALL BAOJING ;報(bào)警子程序</p><p>　　ACALL DELAY2</p><p>　　AJMP MAIN1; </

96、p><p>　　BBB1: MOV A,37H</p><p>　　ADD A,#10</p><p>　　CLR C</p><p>　　SUBB A,3BH</p><p>　　JNC OK2;</p><p>　　CLR P2

97、.1; </p><p>　　MOV A,37H</p><p>　　ADD A,#20</p><p>　　CLR C</p><p>　　SUBB A,3BH</p><p>　　JNC OK2</p><p>　　CLR P2.1

98、; </p><p>　　SETB 20H.0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　OK2: CLR 20H.0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　4.2 數(shù)碼管的顯示</p>&

99、lt;p>　　函數(shù)是用P1口來(lái)是對(duì)數(shù)碼管陣列的選擇，主要采用動(dòng)態(tài)數(shù)碼管選擇，隨后要將DS18B20驅(qū)動(dòng)中轉(zhuǎn)化好的ASCII碼存放到P2口之中。在TempArray中存放好的是轉(zhuǎn)換好的ASCII碼值。此前在DS18B20驅(qū)動(dòng)中己經(jīng)實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程。當(dāng)對(duì)寫(xiě)入P2口時(shí)要用過(guò)寫(xiě)入兩次，先寫(xiě)個(gè)位，后寫(xiě)十位。</p><p>　　數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示流程圖如下：</p><p>　　圖4.2數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示

100、流程圖</p><p>　　顯示程序采用簡(jiǎn)潔實(shí)用的C語(yǔ)言：</p><p>　　unsigned char Array[12]={0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xFB, 0x80, 0x90, 0x7F, 0xFF}； </p><p>　　void LedDisplay(unsigned char m)&l

101、t;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　while (m--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Pl=Oxff-0x08;</p><p>　　P2=Array[TempArray [1]];</p><p&g

102、t;　　delay (3);</p><p>　　P1=Oxff-0x04; </p><p>　　P2=Array[TempArray [0]]; </p><p>　　delay (3);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.3 本系統(tǒng)中串口通信的流程分析<

103、/p><p>　　本系統(tǒng)中串口通信的流程圖如下面所示:</p><p>　　圖4.3 系統(tǒng)串口通信流程圖</p><p>　　4.3.1初始化的設(shè)定</p><p>　　#inelude(rg51.h)</p><p>　　Unsigned char tug=0;</p><p>　　Unsigne

104、d char tugl=0；</p><p>　　Void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　Td=0x20; </b></p><p>　　TR1=1; </p><p><b>　　TLI=0xfd；<

105、/b></p><p><b>　　THI=0xfd;</b></p><p>　　REN=l； </p><p>　　EA=1; </p><p><b>　　ES=1;</b></p><p><b>　　SM0=0;</b&

106、gt;</p><p>　　SM1=1; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.3.2串口發(fā)送程序</p><p>　　將要發(fā)送給上位機(jī)的數(shù)據(jù)存放在tug中。當(dāng)要執(zhí)行Stug=tug時(shí)，tug中的內(nèi)容就會(huì)發(fā)送到上位機(jī)中,Stug代表著緩存的地址,因此上位機(jī)的終端中就可以收到串口數(shù)據(jù)

107、。需要注意的是要在發(fā)送數(shù)據(jù)之前要關(guān)中斷,如果此時(shí)不關(guān)閉中斷的話(huà),將會(huì)導(dǎo)致后面的中斷線(xiàn)程和串口發(fā)送程序同時(shí)工作，將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能發(fā)送至上位機(jī)上。</p><p>　　該部分的程序代碼如下:</p><p><b>　　While ( )</b></p><p><b>　　{</b></p><p>

108、　　If (tug==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　ES=0; </b></p><p><b>　　tug=0;</b></p><p><b>　　Stug=tug;</b></p><p

109、>　　While(!Ti); </p><p><b>　　ES=1;</b></p><p><b>　　Ti=0; </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>

110、<b>　　第五章 結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　基于模糊控制的區(qū)域供暖控制系統(tǒng)，利用溫度傳感變送器，將采樣到的溫度信號(hào)輸入到單片機(jī)中，再由單片機(jī)作為模糊控制器，根據(jù)測(cè)量溫度與設(shè)定溫度的差值和模糊算法生成控制信號(hào)，控制電爐的通電與斷電。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、所用芯片少、控制精度高。在鍵盤(pán)、A/D轉(zhuǎn)換、顯示電路上都采用了串行方式，從而減小了單片機(jī)口線(xiàn)的使用，也使使用口線(xiàn)小的單片機(jī)成為可能，減

111、小了成本開(kāi)支；電源電路雖未采用流行的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，但也經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，性能穩(wěn)定。</p><p>　　在軟件上，基于模糊算法的溫度控制系統(tǒng)采用了經(jīng)典的模糊算法，從某個(gè)角度上說(shuō)這種算法優(yōu)于傳統(tǒng)的控制算法，有更穩(wěn)定、控制精度更高等優(yōu)點(diǎn)，而控制量的輸出上采用了模擬的PWM變換，免去了一級(jí)D/A轉(zhuǎn)換器，減小了成本，且簡(jiǎn)單易行。在程序的編寫(xiě)過(guò)程中特別注意了人機(jī)的交互性及各種功能的實(shí)現(xiàn)，如鍵盤(pán)控制管理程序和模糊運(yùn)算程序都是經(jīng)過(guò)深思

112、熟慮而精心設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的操作界面更容易讓人理解，同時(shí)使用鍵盤(pán)輸入控制溫度，雖然一定程度上增加了程序的復(fù)雜性，但同時(shí)也使系統(tǒng)的溫度更容易設(shè)定；加了，使系統(tǒng)能夠在掉電重啟動(dòng)后繼續(xù)完成加熱。</p><p>　　很顯然，基于模糊算法的溫度控制系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足一般溫度控制系統(tǒng)的要求，其有著控制精度高、算法簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，有著很大的市場(chǎng)前景。當(dāng)然，如果在其中加入更高級(jí)的算法，如模糊PID等，再將壓力等參數(shù)考慮到系統(tǒng)中，且控