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1、同济大学2013届毕业生毕业论文（设计） 题目：船用焚烧炉控制装置 研究与设计院(系)别 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 姓 名 赵 强 指导教师 韩耀振 二一三年六月摘 要 随着电子技术和微型处理器功能的不断提高，计算机网络技术得到迅猛的发展，而应用于船上的测控自动化系统，仍然采用集中式控制方式，一旦控制点增加，设备之间以及系统与外界之间的信息传输效率势必降低。以CAN为代表的现场总线就是在这种实际需求的驱动下应运而生的。将CAN总线技术应用到控制系统中，分布式控制方式可以弥补集中式控制方式的不足，更好的发挥控制系统的性能。本文在对CAN总线在焚烧炉控制方面的应用进行了深入分析和
2、研究的基础上，开发了一种新型的船用焚烧炉控制装置。主要研究成果如下： 根据目前船用焚烧炉所要达到的功能要求，改进了传统船用焚烧炉控制系统的总体结构。该控制系统采用分布式控制方式，CAN总线作为纽带，实现MCU主站与A/D子站、D/A子站、I/O子站之间的数据传递，并对各子站进行测控。因此，在系统需要优化或者某个站出现故障的时候，只需要对主站进行升级或者更换该故障站就可以了。这样，不仅提高了系统工作效率，而且使维护变得更加便利。 基于CAN总线的船用焚烧炉在生产过程中，不仅要完成固体垃圾和液体垃圾的焚烧，而且还要实现主站和各个子站之间的通信。因此，在硬件方面，本文采用单片机作为控制核心，构建模块
3、化平台，包括控制模块、通信模块、采样模块和保护电路，并完成了各个模块的硬件设计；在软件方面，本文设计了固体垃圾燃烧程序、液体垃圾燃烧程序、以及通信程序等，完成了控制装置对整个船用焚烧炉的实时监测和控制。 完成了基于CAN总线的船用焚烧炉控制装置的硬件设计和软件设计，采用了优化的控制策略，成功的将该系统应用到船用焚烧炉实际工作中，取得了良好的控制效果，基本满足了用户所规定的技术指标要求。关键词：船用焚烧炉，CAN总线，单片机Abstract As the continuous improvement of electronic technology and microprocessorfunct
4、ions，computer network system has been rapid development，but the marine and control automation still use centralized contr01 method，Once monitoring systems the control point increase，it is difficult to complete the exchange of information between devices，as well as between the system and the external
5、 systemsField bus is driven by real demand，CAN bus technology is applied to the control system， distributed control method can compensate for lack of centralized control mode，which makes control system performance betterIn this thesis，on the base of analysis and research with CAN bus which suits the
6、 application of marine IncineratorsA new “kind of marine Incinerator based on CAN bus control system will be developedMain research achievement is as bellows： According to the performance which current marine incinerator must reach，the architectural structure of the marine incinerator is developedTh
7、e control system uses distributed control to achieve data transmission between the main station and substations by CAN bus，control each substationWhen the system needs to optimize or a station fails，only upgrade the main station or replace the fault station In this way，it not only improves the effic
8、iency of the system，but also make maintenance more convenient When the marine incinerator based on CAN bus works，it is not only to complete the incineration of the solid waste and liquid waste，but also to achieve the communication of the main station and various substationsThe hardware system of con
9、trol system with MCU as the core is realizedThe design of system platform include control module，communication module，sampling module and the protection circuit have been finishedWith the software，it has a solid waste combustion process， liquid waste combustion process，communications procedures and
10、S0 on，which has completed that a control device could real-time monitor and control the entire marine incinerator In this thesis，in addition to achieve the basic control requirements of marineincinerator，fuzzy control algorithm which is simulated replaced original PID control algorithm for optimizin
11、g the systemSimulation results confirm the stability，precision of control，anti-jamming capability have been improved remarkablyThe hardware design and software design of marine Incinerator based on CAN Bus have been finishedUsed an optimized control strategy ,the system applied to the practical work
12、 of marine incinerator successfully，and achieved good control effectIt has met the basic technical request of the usersKey Words：Marine incinerators，CAN bus，MCU 第1章 前言 1.1引言 船舶废料主要包括有生活废料、运行废料两大类。由于船舶营运流动性大，周期长，靠岸时间短的现状存在，导致大量废料难以处理的问题出现。如果这些废物处理不当，或者将其投入海中，不仅对海水水质造成污染，而且对海洋中的动植物也产生危害。随着人们环保意识的增强，如何
13、在航行过程处理废料但尽量减轻对生态破坏问题越来越引起各个国家的重视，因此世界上各个国家对水运航行中的船舶处理废料都是有严格规定的。我国的“防止船舶废料污染规定”中明确规定严禁将船舶废料处理入海。国际海事组织规定凡是大、中型船舶必须具备船舶废料处理设备船用焚烧炉，它既可处理固态废料，也可以处理污水油混合物和油泥等液态废料。船用焚烧炉的问世不仅攻克了船上废料的处理难题，而且降低了船舶航行的成本，因为船上的生活用热还可以通过废料处理过程中所产生的热量来补充。所以说开发升级船用焚烧炉正当时。在我国，许多航运公司为了节省成本开支，仍然沿用上世纪七、八十年代国外进口的运输船舶，该类船舶虽然具备船用焚烧炉，
14、但由于使用时间较长，自动化程度较低等一系列问题存在，这些船用焚烧炉控制系统已经不能达到目前国家规定的对船用焚烧炉性能的要求。因此，对传统的控制系统进行优化或更新换代势在必行。 现代科学技术的蓬勃发展给传统的焚烧过程控制技术带来了动力，本文应用现场总线技术和微处理器技术构建起来的船用焚烧炉控制系统对原有的控制设备进行改造，不仅在使焚烧炉工作效率得到提高，而且节省了资金投入，所以受到航运界的广泛欢迎。 1.2国内外研究现状 (1)船用焚烧炉方面： 船舶废料的处理方式大多采用的是热焚法将废料中的有机物质和空中 的氧气在高温下氧化。这种方法能使船上固态废料快速变成灰渣，使废物的重量和体积大大减小。它的
15、不利之处在于需要消耗大量附加燃料，并且增填了发生火灾的安全隐患。 作为热焚法的主要设备是焚烧炉，目前已经有几十种国外研制的产品投入使用或即将投入使用，大致可以概括为五种类型：处理废油和固态废料的焚烧炉；处理废油和污泥污水的焚烧炉；处理废油、污泥污水和固态废料的综合焚烧炉；既能处理废料又能回收焚烧热量的焚烧炉，称锅炉联合设备；兼具有惰性气体发生器功能的焚烧炉。在这五种类型的焚烧炉中，前三种使用广、技术成熟、型式多样：而第四种型式不多、使用面狭窄，但是它的未来前景光明；第五种属于试验成功不久，尚未量产的新成果。 目前国内生产船用焚烧炉的技术还不成熟。我国从1978年开始研制船用焚烧炉，到目前为止，虽然已经研制成功几种常用规格的船用焚烧炉，但是在规格、种类、技术水平和产品功能上与国际领先水平仍有一定的差距，还不能完全达到我国船
