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第1章绪论

1.1课题背景

根据国内实际情况和环保问题的考虑和要求，燃烧锅炉由于污染并效率不

高，已经逐渐被淘汰；燃油和燃气锅炉也存在着燃料供应不方便和安全性等问题。

因些在人口密集的居民区、旅馆、医院和学校，电加热锅炉完全替代燃煤、燃油、

燃气锅炉。

自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技

术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统的

发展迅速，并在智能化，自适应、参数整定等方面，以日本、美国、德国、瑞典等

国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪表，并在各行

广泛应用。

电加热锅炉采用全新加热方式，它具有许多优点，使其比其他形式的锅炉更

具有吸引力：

(1)无污染。不会排放出有害气体、飞尘、灰渣，完全符合环保方面的要

求。

(2)能量转化效率高。加热元件直接与水接触，能量转换效率很高，可达

95%以上。

(3)锅炉本体结构简单，安全性好。不需要布管路，没有燃烧室、烟道，不

会出现燃煤、燃油、燃气的泄漏和爆炸危险。

(4)结构简单、体积小、重量轻，占地面积小。

(5)启动、停止速度快，运行负荷调节范围大，调节速度快，操作简单。由

于加热元件工作由外部电气开关控制，所以启停速度快。

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(6)可采用计算机监控，完全实现自动化。其温度的控制都能通过微控制芯

片完成，使锅炉的运行完全实现自动化，最大程度地将控制器应用于传统的锅炉行

业。

本课题主要研究锅炉温度的过程控制。新型锅炉是机电一体化的产品，可将

电能直接转化成热能，具有效率高，体积小，无污染，运行安全可靠，供热稳定，

自动化程度高的优点，是理想的节能环保的供暖设备。加上目前人们的环保意识的

提高，电热锅炉越来越受人们的重视，在工业生产和民用生活用水中应用越来越普

及。电热锅炉目前主要用于供暖和提供生活用水。主要是控制水的温度，保证恒温

供水。

随着计算机和信息技术的高速发展，单片机广泛的应用于工业控制中。工业控制也

越来越多的采用计算机控制，在这里我们采用51系列单片机来做控制器。

由于电加热锅炉是一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性

等特点的控制对象，很难用数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论

和方法很难达到很好的控制效果。而这下符合PID控制使用的条件，因而PID控制

被广泛地用于电热锅炉的控制中，用来代替传统的控制方法，并获得良好的控制效

果。

根据偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）、进行控制（PID控制），是

控制系统中应用最为广泛的一种控制规律。PID控制器问世至今有近70年历史，

它以结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的

其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，

这时应用PID控制技术最为方便。

1.2课题目的及意义

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本控制器主要是针对现代工业自动化生产过程中锅炉温度控制装置而设计

的，用PID控制代替传统的控制方法，以获得良好的控制效果。通过这个课题能锻

炼我的能力，给我提供了一个理论和实践相结合的机会。通过这次毕业