1、锅炉压力控制系统设计1资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。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, 中国现有中、 小型锅炉30 多万台 ,每年耗煤量占中国原煤产量的1/3, 当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
2、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内部压力。而且经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内部设定的值相比, 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)1s( s1)(s5)广义被控对象给定单片D/执行机被控对A/反馈环2资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。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
3、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 , 能够灵活地改变 PID 的结构 , 常见的结构有 : 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 , 能够对 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
4、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 内部有锁存器 , 因此不需其它接口芯片, 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
5、持原来的输出值。为了得到双缓冲控制形式,3资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。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。能够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。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能够接收的数字量信号。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
6、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4资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。太高的情况下 , 若 ALE 引脚的输出频率范围满足ADC0809
7、的要求 , 能够直接作为ADC0809 的时钟输入。图 3 A/D 转换输入电路2.2 报警电路5资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。图 4 报警电路如图 4, 包括闪光报警和鸣音报警。闪光报警最简单也是最常见的一种报警方式 , 发光二极管反相连接, 其正端接 +5V, 负端经过限流电阻与 I/O 口线相连。正常工作时绿灯亮出现异常时红灯亮。鸣音报警采用的单频音报警 , 接口电路简单 , 其发音元件一般可采用压电蜂鸣器,当蜂鸣器2 引脚上加3-15V 直流工作电压就能产生3KHZ 左右的蜂鸣振荡音响。这里接的是0831 单片机的外部中断T1 口 , 当发生故障时中断且蜂
8、鸣器响。2.3 人机交互 ( 键盘、 显示 )2.3.1 键盘电路独立式键盘接收各按键相互独立, 每个按键各接一根输入线, 一根6资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。输入线上的按键工作状态不会影响其它输入线上的工作状态。因此,经过输入线的电平状态能够很容易判断哪个按键被按下了。图5 为查询方式的独立式按键工作电路 , 按键直接与 8031 的 I/O 口线相连 , 经过读 I/O 口 , 判定各 I/O 口线的电平状态 , 即可识别出按下的按键。图 5 键盘电路2.3.2 显示电路由于需要显示的内容只是数码和某些字符, 因此使用的显示器是LED( 发光二极管显示器) 。这种显示器成本低廉, 配置灵活 , 与微机连接方便。这里用4 个 8 段码显示器 , 4 个非门。具体连接图如图6 所示 :7
