基于单片机的供暖锅炉控制系统的设计Word文件下载.docx
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基于单片机的供暖锅炉控制系统的设计Word文件下载.docx
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单片机(AT89C51),传感器,水位,温度,循环,自动控制
BASEDSCMDESIGNOFHEATINGBOILERCONTROLLEDSYETEM
Abstract:
ThesystemicdesignbasescontrollerofSCMwaterheatingofaboiler,itmostlymakesupofmeasuringwaterlevel,measuringawatertemperature,controllin-gakeys-press,controllingawatertemperature,controllingwaterlevel,controllingci-rculate,controllingpressure,showingapart,givinganalarmordertorealizeheatingcontroller,thedesignadoptsSingle-ChipMicrocomputertocontrolboilerheating.ItmostlyusesatemperaturesensorDS18B20tomeasurewatertemperature,useswaterlevelsensortomeasurewaterlevel,usesatransducertocontrolcyclepump’srotatespeed,usesfivekeys-presstocontrolkey-press,usesthreelight-emittingdiodesdiap-laytofinishadisplayparts,usesatransducertocontrolrotatespeedofcyclepump,usesapresstransducertomeasurepressintheboiler.ItsendsthosesignalstoSCMthroughmodulus,andholdthosesignalstocomparewithenactmentintheSCMtoj-udgewhetherSCMneedtocarrythroughrelevantoperationnamely,whetheritneedstoopenafan,whetheritneedstoturnonawaterpump,whetheritneedstoquickenrotatespeedofacyclepumpandsoon.Consequently,itfinishesanaimofSCMau-to-controller.ThedesignmakesuseoftheSCMtocontrolaboilerthatiseasytorea-lizeboilerheating,itischeaptomanufacture,itiseasytodebugitsprocedure.Whenapartisintrouble,itdoesnotinfectothersanditisconveniencetomend,itiswidelytousemanyofareas.
Keywords:
Single-ChipMicrocomputer,transducer,waterlevel,watertemperature,Auto-control
1绪论
传统的控制方式不能进行远距离的集中控制,自动化程度低,调节精度差等缺点,并且单靠人工操作已不能适应社会发展的需要,控制系统改造的必要性随着科学技术的发展不断进步。
由于被控对象越来越复杂,人们对控制精度的要求不断提高以及被控对象和过程的非线性、时变性、多参数间的强耦合、随机干扰等因素,使得建立被控对象的精确数学模型变得很困难。
使用单片机实现供暖锅炉温度控制,具有较高的实用价值和优越性等特点。
采用低功耗数字温度传感器进行温度测控,可大大简化设计方案,系统性能也更稳定;
采用光电测控水位,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。
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,通过微机实现燃烧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。
2系统总体方案
2.1系统框图
本系统主要有水位检测、温度检测、按键控制、水温控制、水位控制、循环控制、显示部分、故障报警等几部分组成来实现供暖控制,系统框图如图1所示。
2.2系统具体实现方案
本系统采用单片机模块化来完成程序设计使程序易于编写、调试和修改;
便于分工,从而可同时调试多个程序;
程序可读性好;
程序可进行局部修改,其他部分保持不变。
这里采用51系列单片机AT89C51控制锅炉供暖,系统采用手动和自动两种。
主要是单片机自动控制,设置有手动/自动切换。
包括温度控制、补水泵控制、循环泵控制、故障报警。
在温度控制部分,用数字温度传感器的值送入单片机与单片机内部设定值进行比较。
在当温度低于给定温度1时,蒸汽阀打开给水加热;
当温度低于给定温度2时,系统报警。
在补水部分,用水位传感器来检测水位,当锅炉汽包水位低于规定的最低水位时系统发出报警,指示灯亮,继电器线圈得电,电磁阀打开,水泵开始注水;
炉内的水位到达或超过规定的最高水位时系统发出报警,指示灯亮,线圈失电,电磁阀闭合,停止注水。
在循环控制部分当水温值在设定的范围内,则开启循环泵。
当循环泵1出现故障时,报警系统报警,单片机接收到信号,备用的循环泵2开始代替循环泵1工作。
在故障报警部分,当温度控制部分、补水泵部分、循环泵部分出现故障时,报警系统报警。
而且报警系统设置的是声光报警,使维修人员容易区分哪部分出现了问题,以便及时维修。
3系统硬件设计
本系统从经济性,电路结构,系统性能等多方面考虑。
选用如下元器件,数字温度传感器DS18B20,单片机AT89C51,数码管显示,变频器,光敏三极管3DU。
3.1单片机的配置
本系统选用ATMEL89C51系列单片机,由于它的模块化设计为适应具体的应用提供了极大的灵活性,便于扩展功能,有效的提高了系统的经济性。
AT89C51是一种低工耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的八位CMOS微控制器,使用高密度、非易失存储编程器对程序存储器重复编程[1]。
AT89C51具有以下特点:
*与MCS-51微控制器产品系列兼容。
*片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器。
*32条可编程I/O线。
*程序存储器具有三级加密保护。
*可编程全双工串行通道。
*空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。
*而且与87C51系列的引脚也完全兼容。
3.2温度传感器
本系统采用的是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20,与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测度数,并且可根据实际要求通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式。
读出温度流程图如图2所示。
DS18B20的性能特点[2]:
*独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通信。
*多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现多点组网功能。
*无须外部器件。
*可通过数据线供电,电压范围为3.0-5.5V,零待机功耗。
*温度以9或12位数字量读出。
*用户还可定义的非易失性温度报警设置。
*报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件。
*负电压特性,电源极性接反时,温度计不会因为发热而烧毁,但不能正常工作。
DSl8B20的引脚如图3所示。
此外DSl8B20数字温度计提供9位(二进制)温度读数,指示器件的温度。
信息经过单线接口送入DSl8B20或从DSl8B20送出,因此从主机CPU到DSl8B20仅需一条线(和地线)。
DSl8B20的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。
因为每一个DSl8B20在出厂时已经给定了唯一的序号,因此任意多个DSl8B20可以存放在同一条单线总线上。
这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。
DSl8B20的测量范围从-55摄氏度到+125摄氏度,增量值为0.5摄氏度,可在ls(典型值)内把温度变换成数字。
每一个DSl8B20包括一个唯一的64位长的序号,该序号值存放在DSl8B20内部的ROM(只读存贮器)中。
开始8位是产品类型编(DSl8B20编码均为10H)。
接着的48位是每个器件唯一的序号。
最后8位是前面56位的CRC(循环冗余校验)码。
DSl8B20中还有用于存储测得的温度值的两个8位存贮器RAM,编号为0号和1号。
1号存贮器存放温度值的符号,如果温度为负(摄氏度),则1号存贮器8位全为1,否则全为0。
0号存贮器用于存放温度值的补码,LSB(最低位)的1表示0.5摄氏度。
将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数并除以2就得到被测温度值(-55摄氏度-125摄氏度)。
每只D518B20都可以设置成两种供电方式,即数据总线供电方式和外部供电方式。
采取数据总线供电方式可以节省一根导线,但完成温度测量的时间较长,采取外部供电方式则多用一根导线,但测量速度较快。
3.3显示部分
在单片机系统中,通常用LED数码显示模块来显示各种数字或符号。
由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、光电转换效能高、寿命长的特点,因此使用非常广泛。
3.4变频器
在本系统中我们选用ABB公司的ACS600变频器。
ACS600变频器具有很宽的功率范围(2.2—3000kw)可以满足本设计的要求75kw和3kw,优良的速度控制和转矩控制,并具有完整的保护功能以及灵活的编程能力[3]。
其重要特性如下:
*无与伦比的电机速度及转矩控制,电机辨识运行及速度自我微调功能。
*内置PID控制器,降低了您的投资成本。
*工具软件对传动的全方位支持,ACS600SingleDrive能在几毫秒内测出电机的实际转速和状态,所以在任何状态下都能立即起动,无起动延时。
*零转速下,不需速度反馈就能提供电机满转矩。
*ACS600SingleDrive能够提供可控且平稳的最大起动转矩,可达到200%的额定转矩。
*不需特殊硬件的磁通制动模式可以提供最大的制动力矩。
*在磁通优化模式下,电机磁通自动适应于不同的负载以提高效率同时降低电机的噪
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