《基于Internet的锅炉信号采集及控制系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于Internet的锅炉信号采集及控制系统设计（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要本系统可分为现场控制子系统和基于Internet的远程控制子系统两局部。现场控制子系统局部采用MCS-51系列8031单片机，针对锅炉这个复杂的调节对象，本系统通过对水温，水位，压力等参数的检测，采用PID控制算法对锅炉进行自动控制。由检测元件检测到的模拟信号,经过滤波电路送入A/D转换成相应的数字量，单片机根据系统所设定的参数对给油量，给水量进行调节与控制，使控制系统的运行更加准确、经济可靠。而作为远程控制子系统的效劳器，现场控制计算机还安装了一个研华公司的PCL-818L数据采集卡和美国国家仪器(NI)的虚拟仪器软件Labview，远程控制计算机只需安装虚拟仪器软件Labview 8
2、.2就可以了。在Internet上的任意一台计算机，只要被授予了足够的权限，就能在web浏览器上输入相应的网址观察锅炉的运行情况。为了让远程控制端的操作人员更直观的了解控制现场锅炉的运行情况，本系统设计时参加了基于Internet网络视频传输环节。通过Internet把锅炉的实时数据传输到远程，使操作人员能在远程实时了解生产现场信息和运行情况,从而到达对锅炉生产过程进行科学管理、预防事故发生的目的。关键字：锅炉 单片机 Internet 远程控制 LabviewThe Boiler signal acquisition and control system Based on InternetA
3、bstractThe system can be divided into field control subsystems and Internet-based Remote Control Subsystem two parts. Part of the scene control subsystem using MCS-51 microcontroller series 8031, Boiler address the complex regulatory targets, so the system through the right water temperature, water
4、level, pressure and other parameters of the testing, PID control algorithm for automatic control of boiler. By detecting sensor for the detection of the analog signal. After filtering circuits into single chip A / D converted into corresponding digital, microcontroller Unit system under the paramete
5、rs set by the right to the oil, stood to regulate and control, controlling the operating system more accurate, economic and reliable. As a remote control subsystem server, field control computer has installed a Chinese research company PCL-818L data acquisition card and National Instruments (NI) Lim
6、ited PC virtual instrument software Labview. Remote control computer can install Virtual PC Labview 8.2 software instruments on it. Any computer on the Internet, as long as sufficient delegated authority will be in the web browser on the importation of the corresponding website to see the operation
7、of the boiler. To enable the remote control terminal operators more intuitive understanding of the scene to control the operation of the boiler. The system design to a network based on Internet video transmission links. Boiler through the Internet real-time data transmission to the remote, so that t
8、he operator can understand the real-time information and on-site production operations, the boiler so as to achieve the production process of scientific management, accident prevention purposes. Keywords : boiler； microcontroller； Internet； Remote Control； PC； Labview目 录1 绪论11.1 引言11.2 锅炉的根本构造及工作原理2
9、锅炉的根本构造21.2.2 锅炉的工作原理及过程31.3 计算机控制系统的结构与组成41.4 Internet控制系统的现状特点及开展趋势51.5 课题的现实意义及解决问题72 系统总体方案设计82.1 系统总体构成设计82.2 现场系统控制方案的选择82.3 Internet控制的设计93 计算机实时控制系统的设计及实现113.1 实时控制系统的设计113.1.1 设计的要点113.1.2 设计的方法113.2 PID 控制算法153.2.1 PID 简介163.2.2 PID控制算法的改良173.3 系统硬件设计213.3.1 系统的控制功能213.3.2 工业过程控制机的硬件设计21 测
10、量元件的选择313.3.4 放大电路323.3.5 系统抗干扰333.4 系统软件设计343.4.1 主程序设计343.4.2 中断效劳程序设计363.4.3 其它子程序的设计374 Internet控制系统的设计及实现424.1 Internet控制系统的设计424.1.1 锅炉远程控制系统的结构424.1.2 远程控制器设计434.1.3 信息传输模块设计434.1.4 现场监控器设计444.1.5 数模转换模块设计444.2 Internet控制系统的硬件设计454.2.1 概述454.2.2 PCL-818L 数据采集卡的设置454.2.3 现场视频监控474.3 Internet控制
11、系统的软件设计484.3.1 概述484.3.2 锅炉远程控制系统软件设计484.4 网络平安544.4.1 概述544.4.2 防火墙的应用544.5 应急通道后备通道565 结束语58致谢59参考文献601 绪论1.1 引言锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽，现在可作为风机、压缩机、大型泵类的驱动动力源。又可作为蒸馏、化学反响、枯燥和蒸发过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大、生产设备的不断更新，作为全厂动力源和热源的锅炉，亦向着大容量、高效率开展。为了确保平安、稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得特别重要了。锅炉按燃料种类来分，可分为燃油锅炉、
12、燃汽锅炉和燃煤锅炉。在化工生产过程中，由于产生各种不同的残油、残渣、炼厂气等，所以多用燃油和燃汽锅炉。而在其它工业中，常用的还是燃煤锅炉。锅炉计算机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软件、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、环境污染严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作1。工业锅炉采用微机控制和原有的仪表控制方式相比具有以下明显优势： 1直观而集中的显示锅炉各运行参数。能快速计算出机组在正常运行和启停过程中的有用
13、数据，能在显示器上同时显示锅炉运行的水位、压力、炉膛负压、烟气含量、测点温度、燃煤量等数十个运行参量的瞬时值、累计值及给定值，并能按需要在锅炉的结构示意画面的相应位置上显示出参数值。给人直观形象，减少观察的疲劳和失误。2可以按需要随时打印或定时打印，能对运行状况进行准确地记录，便于事故追查和分析，防止事故的瞒报漏报现象。3在运行中可以随时方便的修改各种运行参数的控制值，并修改系统的控制参数。4减少了显示仪表，还可利用软件来代替许多复杂的仪表单元，例如加法器、微分器、滤波器、限幅报警器等，从而减少了投资也减少了故障率。 5提高锅炉的热效率。从已在运行的锅炉来看，采用计算机控制后热效率可比以前提高
14、5-10%，据用户统计，一台20T的锅炉，全年平均负荷70%，以平均热效率提高5%计，全年节煤800吨，按每吨煤380元计算每年节约304000元。 6锅炉系统中包含鼓风机，引风机，给水泵，等大功率电动机，由于锅炉本身特性和选型的因素，这些风机大局部时间里是不会满负荷输出的，原有方式采用阀门和挡板控制流量，浪费非常严重。通过对风机水泵进行变频控制可以平均节电到达30%-40%。7 锅炉是一个多输入多数出、非线性动态对象，诸多调解量和被调量间存在着耦合通道。例如当锅炉的负荷变化时，所有的被调量都会发生变化。故而理想控制应该采用多变量解耦控制方案。而建立解耦模型和算法通过计算机实现比拟方便。8 锅
15、炉微机控制系统经扩展后可与工厂内其他节点构成工业以太网并且能接入Internet，进行网络远程控制，这也是过了生产自动化开展的必然趋势。9 作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的平安、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。在采用计算机控制的锅炉控制系统中，有十分周到的平安机制，可以设置多点声光报警，和自动连锁停炉。杜绝由于人为疏忽造成的重大事故。综合以上所述种种优点可以预见采用计算机控制锅炉系统是行业的大势所趋。下面我们来共同探讨锅炉控制系统的原理和结构。1.2 锅炉的根本构造及工作原理要设计一套完整的，性能良好的工业燃烧锅炉控制系统，首先我们就必须了解锅炉的根本构造和燃烧过程。锅炉的根本构造锅炉是一种产生蒸汽或者热水的热交换设备。它通过煤、油或天然汽等燃料的燃烧过程释放出化学能，并通过传热过程把能量传递给水，把水变成蒸汽或热水，蒸汽或热水直接供给工业、生活等生产中所需要的热能。所以锅炉的中心任务是把燃料中的化学能有效的转化为蒸汽的热能。锅炉的主要设备：气锅：由上下锅筒和三簇沸水管组成。水在管内受管外烟气加热，因而管簇内发生自然的循环流动，并逐
