锅炉的液位控制
资料包括： 论文(50页24982字)
说明：
摘要：本文主要设计了一种锅炉液位控制器，它以8051作为控制器，通过8051单片机，压力传感器和模数转换器等硬件系统和软件设计方法实现具有液位检测报警和控制双重功能，同时也具有压力报警和显示控制的功能,并对液位和压力值进行显示。
本系统是基于单片机的水暖锅炉控制，在设计中主要有水位检测、温度检测、压力检测、按键控制、水位控制、显示部分、故障报警等几部分组成来实现供暖控制。主要用水位传感器检测水位，用光纤温度传感器来检测水温，用六个控制按键来实现按健控制，用三位7段LED显示器来完成显示部分，用变频器来控制循环泵的转速，用压力传感器检测锅炉内部压力。并且通过模数转换把这些信号送入单片机中。把这些信号与单片机中内部设定的值相比，以判断单片机是否需要进行相应的操作，即是否需要开启补水泵，来实现对液面的控制,从而实现单片机自动控制液面的目的。本设计用单片机控制易于实现锅炉液位、温度和压力的控制,而且有造价低、程序易于调试、一部分出现故障不会影响其他部分的工作、维修方便、等优点。
关键词：锅炉; 8051单片机; 模数转换; 水位控制; 自动控制
Abstract ：Have introduced a kind of automobile muti_function warning apparatus based on single chip microcomputer. It can guard against the oil pressure of the lubricate system、atmospheric pressure of the braking system、temperature of the cool system、tyre owing to press and the thief of automobile, and to carry out automatic detection , and sends out the alarm signal when discovering unusual conditions .Have elaborated the design ideological、 hardware composition and software train of thought of the alarm system.
The systemic design bases controller of CMS water heating of a boiler , it mostly makes up of measuring water level ,measuring a water temperature ,controlling a keys-press ,controlling a water temperature ,controlling water level ,controlling circulate ,controlling pressure ,showing a part ,giving an alarm order to realize heating controller ,the design adopts Single-Chip Microcomputer to control boiler heating .It mostly uses a temperature sensor to measure water temperature ,uses water level sensor to measure water level , uses a transducer to control cycle pump’s rotate speed ,uses five keys-press to control key-press ,uses three light-emitting diodes display to finish a display parts ,uses a transducer to control rotate speed of cycle pump ,uses a press transducer to measure press in the boiler .It sends those signals to SCM through modulus ,and hold those signals to compare with enactment in the SCM to judge whether SCM need to carry through relevant operation namely ,whether it needs to open a fan ,whether it needs to turn on a water pump ,whether it needs to quicken rotate speed of a cycle pump and so on .Consequently ,it finishes an aim of SCM auto-controller .The design makes use of the SCM to control boiler which is easy to realize boiler heating ,it is cheap to manufacture ,it is easy to debug its procedure .When a part is in trouble ,it does not infect others and it is
convenience to mend ,it is widely to use many of areas.
Key words：Boiler; 8051 Single chip microcomputer ; Digital-to-analogue changes; water level control; Auto-control
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。
摘要………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………Ⅱ
1 前言……………………………………………………………………………1
1.1 课题背景………………………………………………………………………1
1.2 国内外研究的现状……………………………………………………………2
1.3 使用单片机实现供暖锅炉温度控制的优点…………………………………2
1.4 研究方案及预期结果………………………………………………………3
1.4.1 系统的建立…………………………………………………………………3
1.4.2 系统总体方案………………………………………………………………3
1.4.3 设计的研究进程……………………………………………………………4
2 系统硬件设计…………………………………………………………………5
2.1 核心芯片8051单片机………………………………………………………5
2.2 液位传感器设计……………………………………………………………8
2.3 DAC0832 D/A 转换器和ADC0809 A/D 转换器…………………………10
2.3.1 D/A转换 基本原理及特征………………………………………………11
2.3.2ADC0809转换芯片………………………………………………………12
2.4键盘及显示接口………………………………………………………………14
2.5 报警装置……………………………………………………………………15
3 传感器的选择设计……………………………………………………………17
3.1液位传感器的选择……………………………………………………………17
3.1.1 光电式传感器……………………………………………………………17
3.1.2 光电式传感器的基本特征………………………………………………19
3.2 温度式传感器的选择………………………………………………………22
3.3 压电式传感器的设计………………………………………………………23
3.3.1 压电效应和陶瓷压电式传感器选取…………………………………… 23
3.3.2 压电式传感器的测量电路………………………………………………25
4 软件的设计……………………………………………………………………28
5 技术经济分析…………………………………………………………………34
6 结论……………………………………………………………………………35
致谢………………………………………………………………………………36
参考文献…………………………………………………………………………37
附录 A 译文……………………………………………………………………38
附录 B 外文摘要………………………………………………………………42
参考文献：
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作者点评：
本系统主要介绍了锅炉的液位检测控制，还介绍了对温度和压力的检测控制，介绍了8051单片机和其它一些单片机在锅炉控制系统中的应用，介绍了它们的引脚和在系统中的电路图，本设计还采用了多种传感器来对液位、温度和压力的信号采集，利用LED来进行信号的输出显示,我设计的硬件系统的结构简化,系统精度高，具有良好的人机交互功能,并设有液位报警、高压、低压和阀门失灵等故障报警，有问题立即就能发现。通过自动调节控制液位并实现锅炉内温度和水位的报警。液位控制在设定值上正常运行不需要人工干预，操作人员劳动强度小。
采用单片机设计出的工业锅炉控制器,能够针对汽包水位的不同状态和不同外界条件进行控制,汽包水位运行稳定、控制品质良好、控制效果明显改善;同时大大提高了控制系统的抗干扰能力,保证了工业锅炉的稳定运行。控制装置具有成本低、抗干扰能力强、控制性能好等优点,且系统硬、软件维护简单方便,尤其适用于工业控制现场,具有良好的应用前景。
本系统所采用的传感器性能稳定,测量准确,大大简化现场安装,具有较高的性价比,有较大的工程应用价值,而且利用计算机单片机技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。其优越性主要在于：首先，通过对锅炉燃烧过程进行有效控制，使燃烧在合理的空燃比条件下进行，可以提高燃烧效率。由于工业锅炉耗煤量大，燃烧热效率每提高 1％都会产生巨大的经济效益。其次，锅炉控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，工业锅炉的微机控制必将得到更加广泛的应用。