锅炉压力控制系统设计说明.docx

1绪论 锅炉参数监控，是过程控制的典型实例。锅炉微计算机控制，是近年来开发的一 项新技术，它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产 物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多 数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。提高热效率，降低 耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。本系统是基于单片机的锅炉压 力控制，在设计中主要有压力检测、按键控制、循环控制、压力控制、显示部分、故 障报警等几部分组成来实现压力控制。主要用压力传感器检测锅炉压力，用三位显示 器来完成显示部分，用压力传感器检测锅炉部压力。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，即是否需要打开鼓风机，从而实现单片机自动控制的目的。 1.1系统的基本原理 控制系统原理图如图1所示，设给定值为 5.4Mpa,广义被控对象的传递函数为 Wd(s)1 Wd(s) 1 s(s 1)(s 5) 给定值 图1控制系统原理图 1.2 PID控制 PID控制是自动控制中最基本的控制方式， 其实质是根据输入的偏差值，按比例、 积分、微分的函数关系进行运算，运算结果用于控制输出。在实际应用中，根据被控 对象的特性和控制要求，可以灵活地改变 PID的结构，常用的结构有：比例（P）调 节、比例积分（PI）调节、比例积分微分（PID）调节。为了提高控制性能，可以对 PID算法进行改进，比如积分分离 PID算法、不完全微分PID算法、变速积分PID算 法等。这里采用的是临界比例度法，临界比例度法适用于已知对象传递函数的场合。 在闭合的控制系统里，将调节器置于纯比例作用下，从小到大逐渐改变调节器的比例 度，得到等幅振荡的过渡过程。得到相应的比例度和振荡周期，根据经验公式得到PID 整定下的系数，得到单位阶跃响应曲线。 2硬件电路和控制算法（PID控制器）仿真设计 2.1输入、输出通道扩展 2.1.1 D/A 转换输出电路 数字量输出通道的主要任务是把计算机输出的数字量信号转换成模拟电压或电 流信号，以便驱动相应的执行机构，达到控制的目的。这个任务主要由 D/A转换器来 完成的。图2所示为DAC0832与 80C51单片机的双缓冲方式接口电路。由于 DAC0832 部有锁存器，所以不需其他接口芯片，便可与 80C51数据总线相连，亦不需保持器， 只要没有新的数据输入，它将保持原来的输出值。为了得到双缓冲控制形式，用P2.6 控制/CS，用P2.7控制/XFER, /WR同事控制/WR1和/WR2输出锁存允许接高电平。 可以看出数字量的输入锁存和 D/A转换输出是分2步完成的。该接口电路采用单极性 输出方式。 9323PCjEII?00 邓 PW ?03 U4?07科Q XI 刎P33P24P網EXDXLALBT 9323 PCjEII ?00 邓 PW ?03 U4 ?07 科Q XI 刎 P33 P24 P網 EXD XL ALBT 幻 EIL HE KDHB wu 图2 D/A转换输出电路 2.1.2 A/D 转换输入电路 模拟量输入通道的任务是把被控对象的过程参数压力模拟量信号转换成计算机 可以接收的数字量信号。A/D转换器的作用就是把模拟量转换为数字量，是模拟量输 入通道必不可少的器件。中断方式是单片机启动A/D转换后即可转而处理其它的程序， 则由A/D转换器发出一转换结束信号向单片机申请中断，单片机响应中断后，便读入 数据。其工作效率高。在多回路数据采集系统中一般采用中断方式。图 3采用的是中 断方式硬件接口，需要将EOC引脚与单片机的外部中断引脚连接。由于 ADC0809正在 转换时EOC=0转换结束时EOC=1而如果设单片机的外部中断0为下降沿触发，则EOC 需要进过反相器后连接/INT0。图中采用P2.5和/WR启动A/D转换器，在单片机的振 荡频率不太高的情况下，若 ALE引脚的输出频率围满足 ADC0809勺要求，可以直接作 为ADC080啲时钟输入。 MM 的d jm 和 Pfl3 nj MJ6 Tl? Jflf AHL 仙 V7N M2 71 TJ) n n+ JU 卫 wr; w ja眇 WR ^Ttl =T 2.2报警电路 Ua JIJ3 U*LI 十 hcts VLt 口 一 小 E 寻 cm m ?d- .n 0『、 A A Si A A A 厂E HE 图3AD转换输入电路 1TAST EMOLS 诫巧 nfl-D MF It Al^-C hl^DE W宕 心氐鼻 1ZIC n+* 込H 1-? itM 14 1-5 曲 3 13 13 罰?】 31 ADl ! P=a i Jt R3￡D 3C 丽_ □ 1