锅炉温度自动控制.pdf

综述 锅炉汽包燃烧系统是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，温度过高，会使蒸汽 带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降， 严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不 能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包 满水或汽包内的水全部汽化，造成重大事故。因此，在锅炉运行中，保证温度在正常范围 是非常重要的。 本文设计了一种数字式锅炉温度控制系统，并给出了硬件原理图。该控制系统是用 MCS-51系列单片机及其相关硬件来实现，利用传感器测量温度数据、 CPU循环检测传感器 输出状态，并用光柱和 LED指示温度的高度。当锅炉温度低于用户设定的值时，系统自动 打开燃料通道，当温度到达设定值时，系统自动关闭燃料通道。通过定量的计算表明该控 制系统设计合理、可行。 一. 系统总体设计 1．1 系统总体设计方案 设计框图如下所示： 温 温 度 度 继电器控制 信 控 与加热电路 号 计算机控制 制 采 接 集 口 继电器控制 电 电 与降温电路 路 路 图 1-1 系统框图 1．2 单元电路方案的论证与选择 硬件电路的设计是整个实验的关键部分，我们在设计中主要考虑了这几个方面：电路 简单易懂，较好的体现物理思想；可行性好，操作方便。在设计过程中有的电路有多种备 选方案，我们综合各种因素做出了如下选择。 1．2．1 温度信号采集电路的论证与选择 采用温度传感器 DS18B20 美国 DALLAS公司的产品可编程单总线数字式温度传感器 DS18B20可实现室内温度信 号的采集， 有很多优点： 如直接输出数字信号， 故省去了后继的信号放大及模数转换部分， 外围电路简单，成本低 ; 单总线接口，只有一根信号线作为单总线与 CPU连接，且每一只 都有自己唯一的 64 位系列号存储在其内部的 ROM存储器中，故在一根信号线上可以挂接 多个 DS18820,便于多点测量且易于扩展。 DS 18 B2 0 的测温范围较大，集成度较高，但需要串口来模拟其时序才能使用，故没 有选用此方案。 1.2.1 输入输出通道及其接口设计 1）温度检测模拟输入通道设计 图 1-2 输入通道原理图 设 V ／F 变换器的额定输出频率为 F，计数器对输出脉冲的计数时间为 Ts，A ／D 转换 结果的分辨率为 i ，则有： i 2 T s F s 取 Ts＝1s，则在 V ／F 的输出频率范围 0～10kHz 内，可以得到 13 位的 A ／D转换结果。 2) 晶闸管数字触发输出通道设计 晶闸管的工作方式有：调压方式 ; 调功方式 调压方