基于单片机的锅炉液位控制系统课程设计.docVIP

基于单片机的锅炉液位控制系统设计 摘要介绍了用单片机进行锅炉液位控制工作原理、硬件设计和软件设计。装置主要由80C51、四片电位器式传感器、逐次逼近式A/D转换器ADC0809、双向可控硅驱动电路MOC3041和双向可控硅TLC336A等组成能够可靠地完成锅炉液位自动控制。 关键词液位 传感器 单片机 可控硅驱动电路 引言 锅炉液位控制的稳定与否是关系到生产安全的重要因素之一。液位太高易使供出的蒸汽带水高温高速的蒸汽水珠会损坏后工段的工艺设备而液位太低有造成锅炉烧干的危险。怎样把锅炉液位较好地稳定在一个波动较小的位置上笔者认为这关系到锅炉液位控制方案的选择上。 本文介绍的基于单片机的锅炉液位控制系统设计确保水位自动控制装置可靠动作能够可靠地为用户提供日用水而且具有保护设备、自动化程度高、造价低等优点。国内外比较先进的控制方法是可编程控制器(简称PLC)不仅造价高而且功能单一而本系统结构紧凑、性能可靠、抗干扰能力强、运行效果良好加之成本不高非常适用于大量的工业和日用水的锅炉供水具有广阔的市场前景。 2 系统的工作原理 2.1 系统组成 本装置主要由80C51、四片电位器式传感器、逐次逼近式A/D转换器ADC0809、双向可控硅驱动电路MOC3041和双向可控硅TLC336A等组成。此外还有键盘/显示电路、报警输出电路等。它们的原理方框图如图1所示 图1 原理方框图 2.2 装置说明 本装置主要设计液位控制在锅炉整个工作过程中还有温度、压力等需要只需再安装一个温度传感器和压力传感器即可所以在此不再详述。四片电位器式传感器分别安装在锅炉的四个水位处分别为低水位、高水位、极低水位、极高水位来采集液位信号。 2.3 工作原理 本装置的功能是当液位低至给定的液位时启动水泵对锅炉进行加水同时水泵正常工作指示灯亮呈绿色表明水泵正常工作当液位高至给定的液位时停止水泵对锅炉进行加水水泵正常工作指示灯不亮表明水泵停止工作一旦由于某种原因液位低于低水位时仍没有启动水泵进行加水则达至极低水位时再次启动水泵进行加水并进行报警同理达至极高水位停止水泵进行加水并进行报警操作人员听到报警消除报警急停锅炉工作并对锅炉进行维修极高水位与极低水位对锅炉起到了保护作用。 它的工作原理是首先由电位器式传感器每隔5秒钟对水位进行采样并输出0~5V模拟信号再经A/D转换变成相应的数字信号送入80C51单片机进行数据处理。单片机经运算后与设定的液位值低液位H1、高液位H2、极低液位H3、极高液位H4四值依次进行比较 若H1HxH2则表示正常液位水位指示灯亮呈绿色 若Hx=H1 则表示达至低液位启动水泵供水水泵工作指示灯亮呈绿色 若Hx=H2 则表示达至高液位停止水泵供水水泵工作指示灯不亮 若Hx=H3 则表示达至极低液位启动报警器报警 若Hx=H4 则表示达至极高液位启动报警器报警 如果报警器启动后设有报警消除按钮消除报警有手动和自动转换按钮有急停按钮在任何情况下可以停止锅炉工作。 3 硬件设计 3.1 硬件总体说明 单片机系统的硬件电路图可参见图2。 本系统以80C51单片机为核心它有4KEPROM所以不需外扩EPROM这样可利用P1口作为按键输入口输入口接有中断式独立式按键电路向单片机输入命令、功能切换可以对单片机进行人工干预另对串行输入口P3.0扩展接口使用移位寄存器作为锁存或输入信号的接口可以方便地扩展并行输入口这种方法不占用片外地址便于操作适合于速度较慢、适时性要求不高的场合它是利用一片74LS165与80C51的3根端口线相连可扩展8根并行输入口线在电位器式传感器采集信号A/D转换器转换信号后将信号输入到此接口如图3所示 四路传感器 驱动电路 图3 串行输出口扩展结构框图 由于输出接口比较多可扩展一片8255可编程接口芯片利用指令设置各口的工作方式8255内部有3个并行的8位I/O接口分别为A口、B口、C口8255是8位芯片有8位数据线数据线接于80C51的P0接口可以用于实现8255与80C51之间的数据传输。需要注意一点使用8255芯片时首先要对它初始化也就是对8255的3个端口的工作方式预先设置。扩展口接有4位74LS164驱动显示器并有一个报警器用来极低水位、极高水位报警和三个发光二极管指示灯用来电源显示、水泵上水显示、水位显示并行输出口接有双向可控硅驱动器电路来控制电机启停。 3.2 输入通道设计 该部分主要完成对液位信号的采集、转换工作分别由电位器式传感器和A/D转换器ADC0809完成。电位器式传感器结构简单价格便宜但缺点是精度不高动态响应差不宜作精密测量或快速变化量的测量但用在此要求不太精密的场