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1、电锅炉温度智能控制系统设计I目录摘 要IAbstractII第一章 电锅炉温度智能控制系统简介11.1 简介11.2设计作用与目的11.3设计要求1第二章 电锅炉温度智能控制系统方案分析32.1设计思想32.2方案设计32.2.1基于分立元件的电锅炉温度智能控制系统32.2.2基于单片机技术的电锅炉温度智能控制系统32.2.3基于嵌入式系统的稳定控制器42.3三种方案比较4第三章 电锅炉温度智能控制系统电路设计53.1温度检测53.2 ADC0809采样电路62.3温度显示单元电路7第四章 电锅炉温度智能控制系统仿真分析94.1 电路仿真结果9总结11参考文献12致 谢13附录1电锅炉温度智能
2、控制系统总电路图14附录2 源程序15摘 要电锅炉温度智能控制系统在工业生产和科研工作中占有重要的地位。基于单片机技术实现的电锅炉温度智能控制系统主要由三个部分组成:温度检测与调理电路、温度控制电路、温度显示电路。在温度检测电路中，选用了完全符合测量温度范围要求且工作一致性很好的WP6250热电偶温度变送器作为温度传感器来实现数据采集，使用仪表放大电路对电压信号进行放大，实现了对温度的检测和信号的传输；在温度控制电路中，通过单片机对所采集的数据进行处理后，在进行相应的控制，从而实现对温度的控制；在温度显示电路中，采用LCM1602液晶显示器将处理的数据进行实时显示。运用Protel99SE软件
3、绘制了单元电路以及总体电路图；借助Protuse仿真软件对单元电路进行了虚拟实验，并根据设计电路进行了实际制作和测试分析，达到了预期的要求。关键词 单片机；热电偶温度变送器；LCM；ADCIIAbstractAnnealing temperature intelligent control system in industrial production and scientific research occupies an important position. The annealing furnace based on microcontroller technology Intellig
4、ent Temperature Control System consists of three main components: a temperature detection and conditioning circuit, the temperature control circuit, the temperature display circuit. In the temperature detection circuit, the selected temperature range of measurement requirements in full compliance an
5、d consistency in the work of a good WP6250 Thermocouple Temperature Transmitter as a temperature sensor for data collection, using the instrumentation amplifier circuit to amplify the voltage signal to achieve the right temperature detection and signal transmission; in the temperature control circui
6、t, through the microcontroller for processing the data collected after carrying out the corresponding control in order to achieve temperature control; at a temperature display circuit, the use of liquid crystal display will handle LCM1602 real-time display of data. Protel99SE drawn using the softwar
7、e as well as the overall cell circuit diagram; with Protuse unit circuit simulation software to the virtual experiments, carried out in accordance with circuit design and test analysis of actual production to achieve the desired requirements.Key words MCU; Thermocouple temperature transmitter; LCM;
8、ADC第一章 电锅炉温度智能控制系统简介随着电子技术的发展，在电子技术领域中，实现温度智能控制的方法和手段有很多种，本章对其中的几种方案进行了设计与分析。1.1 简介现实生活中，很多场所都要对温度进行检测和控制，温度控制器的应用领域非常广泛。在工业生产中，温度往往是一个很重要的参数，许多物理过程和化学反应都必须在特定的温度下才能进行，一旦温度不达标，生产的成品率也会大打折扣，并且有些设备需要合适的温度才能稳定地运行，生产的产品需要适宜的温度才能保存和使用；在农业生产中，农作物的生长要求合适的温度，蓄养的动物有时也要保持适宜的温度，如热带鱼水箱、孵化小鸡、电热水器、培养菌种等场所的温度控制；在家
9、庭生活中，一些家用电器设备需要温度的控制和调节，如电热毯、电磁炉等。温度控制器的设计方案有很多：有用专用芯片设计的、有用复杂可编程逻辑电路设计的、有用单片机设计制作的、有用可编程控制器设计完成的，还可以采用数字电路或模拟与数字电路相结合的方式以及EDA技术等。1.2课题发展现状和前景展望未来锅炉技术的发展除了受经济发展速度和投资规模等因素影响外，能源政策和节能、环保要求的制约越来越严重。随着高性能产品的普及和质量的提高，在20002010年每年将有约5万蒸吨的工业锅炉需要更新，2010年后，每年将有约7万蒸吨的工业锅炉需要更新，再加上新增装机，从需求上讲，到2010年每年工业锅炉需求量约为10
10、12万蒸吨。今后大中城市的小容量燃煤锅炉的比重将会显著下降，采用清洁燃烧技术的锅炉将得到较快的发展，燃气锅炉将会有长足的进步，蓄热式电热锅炉系统随着电力工业改革和发展其市场将进一步拓宽。因此采用清洁燃料和洁净燃烧技术的高效、节能、低污染工业锅炉将是工业锅炉产品发展的趋势，并向高端和高附加值的产品市场发展。锅炉的自动监测和自动控制，不仅是保证锅炉安全极其重要的手段，而且还在控制锅炉燃烧，提高锅炉效率和性能方面起着非常重要的作用。相对而言，我国在燃煤锅炉方面的开发投入很少，绝大多数在用锅炉的运行只达到机械运行的程度，而已有的控制手段也只是确保锅炉安全运行的保护控制或简单的操作控制，远没有达到以提高
11、锅炉运行效率的最佳运行状态为目的的智能化动态监控运行的程度。1.3设计作用与目的本设计主要通过单片机系统对某厂两座电锅炉温度进行控制，以保持电锅炉温度稳定在100040。电锅炉的温度必须保证在一定范围内才能保证成品加工的合格率。用单片机来对温度进行智能控制，既满足了课题的要求，又拥有很高的性价比。1.4设计要求控制其变化范围为100040，采用热电偶连续对炉温进行检测采样，记录、调节炉温，采样周期0.1秒，利用1602液晶进行显示，每座电锅炉采样10次后求平均值用作对阀门开度控制，要求有电路原理图和程序框图并且分析和论述系统采用的主要控制和保护单元的工作原理和特性；根据设计题目的要求，结合实验
12、室现有设备，查阅和收集相关资料，进行系统的总体设计，并绘制电路原理图；对所设计的系统进行全面分析，论述其结构特点、工作原理、动态过程及波形、静态特性，选用并分析系统的保护环节；正确评价所设计系统的优缺点及使用场合并分析该系统的可靠性；对主电路和控制电路进行设计与分析；对设计相关系统进行调试并书写调试报告；编写课程设计报告，字数要求不少于5000字，文字力求说理透彻且简练。22第二章 电锅炉温度智能控制系统方案分析电锅炉在工业生产中有较广泛的应用,而温度控制是电锅炉的关键技术之一。本文结合企业实际生产需要,对燃油电锅炉温度控制系统进行了系统深入的研究,并结合工厂的实际要求,设计了电锅炉温度智能控
13、制系统。2.1设计思想温度是一种典型的模拟信号，用数字电路来进行检测、控制并显示，首先必须将这一非电量先变换成电量（电压或电流），然后再采用电子电路实现课题要求。可以采用温度传感器将温度变换转变成相应的电信号，并通过放大、滤波后经A/D转换器变换成数字信号，经译码显示而得到对应的数字。而对温度的控制，可以将要控制的温度所对应的电压值作为基准电压，用实际测量值与之相比较，比较结果（输出状态）自动的控制、调节系统温度，并通过LCM液晶显示器显示所需的内容。2.2方案设计2.2.1基于分立元件的电锅炉温度智能控制系统采用温度检测与调理电路、温度控制电路和显示电路来组成温度控制器，其原理框图如图2.1
14、所示。具体实现方法：在温度检测与调理电路中，采用铂热电阻为温度传感器检测温度，用仪用放大电路对电压信号进行放大；温度控制部分通过设定一个与温度对应的电压值与当前的温度进行比较，从而驱动印制板继电器工作，开启加热装置来实现温度的控制；在显示电路中，ADC转换采用集成模数转换芯片TLC0820，使用74185进行二BCD码转换，显示采用7448芯片驱动共阴极LED，实现温度的实时显示。图2.1 基于分元件的温度控制器设计框图放大器A/D转换器输出控制温度设置译码电路温度传感器LED显示加热装置比较器2.2.2基于单片机技术的电锅炉温度智能控制系统近年来，单片机发展迅速，如果以单片机为核心制作温度控
15、制器，不仅制作过程简单，而且安装、维护也简单，可靠性与准确性也会有很大提高，且液晶显示器的现实界面优美，显示清晰，可现实的信息量大，其框图如图2.2所示。单片机图2.2 基于单片机的温度控制器设计框图放大器A/D转换器输出控制温度传感器LCM显示加热装置设定输入2.2.3基于嵌入式系统的稳定控制器采用微处理器，利用嵌入式系统的设计方法及测试技术，除了可以实现对温度的采集、处理和控制之外，还可实现PC机利用ISP技术对系统进行远程加载和升级。另一方面，利用RS232串行通信技术，可以实现PC机与系统间的通信，并可对系统进行远程控制。从而实现了微机控制系统中的主从式系统控制结构，其原理框图如图2.3所示。温度传感器阵列CPU小键盘显示并行通信步进电机图2.3 基于嵌入式系统的温度控制器设计框图输出控制加热装置2.3三种方案比较在设计过程中，方案的选择必须与实际情形联系起来，要从各个方面考虑设计的可行性，即不仅要考虑其先进性，也要考虑其现实性，从多方面综合分析，寻求最佳方案。在方案一中，利用电子技术，采用分
