用单片机开发自吸式液化气梭式窑的自控装置

论文摘要

本课题利用AVR单片机开发了自吸式液化气梭式的自控装置。从梭式窑的结构特点和工作机理出发，借助AutoCAD软件设计了为实现自吸式液化气梭式窑自动控制的整套传动机构；提出了控制系统硬件设计方案；针对自吸式液化气梭式窑控制过程存在非线性、时变性和不确定性的情况，采用了不依赖对象精确数学模型的模糊控制算法实现自吸式液化气梭式窑的自动控制，用C语言在ICCAVR编译器的集成环境(IDE)中开发了控制系统的软件。通过在实验室调试及在自吸式液化气梭式窑上进行自动控制工况调试表明：开发的整套自吸式液化气梭式窑的自控装置，能适时调节煤气阀门开度、烧嘴阀门开度和排烟闸板开度来控制煤气流量、一次空气流量和排烟量，实现了自吸式液化气梭式窑的温度、气氛、压力的自动控制，取得了较好的控制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 陶瓷工业窑炉发展过程及发展趋势
• 1.2 陶瓷工业窑炉的控制现状
• 1.3 单片机的发展及应用
• 1.4 本课题的目的和意义
• 2 自吸式液化气梭式窑的结构特点及工况研究
• 2.1 自吸式液化气梭式窑的结构特点
• 2.2 自吸式液化气梭式窑燃烧器的结构及工作原理
• 2.2.1 自吸式液化气梭式窑燃烧器的结构
• 2.2.2 自吸式液化气梭式窑燃烧器的工作原理
• 2.3 自吸式液化气梭式窑的控制工况研究
• 3 自吸式液化气梭式窑传动机构的设计
• 3.1 空气调节阀传动机构的设计
• 3.1.1 文丘里烧嘴的改装思路
• 3.1.2 齿轮传动和设计
• 3.2 排烟闸板传动机构的设计
• 3.3 电机和执行器的选择
• 4 自吸式液化气梭式窑控制系统的硬件设计
• 4.1 硬件设计总体方案
• 4.2 单片机的选型
• 4.2.1 系统对单片机资源的要求
• 4.2.1.1 Atmega16单片机的性能指标
• 4.2.1.2 Atmega16单片机的引脚配置
• 4.2.1.3 Atmega16单片机引脚说明
• 4.2.1.4 Atmega16的特点
• 4.2.2 Atmega16的通信接口
• 2C）总线'>4.2.2.1 内部集成电路（I²C）总线
• 4.2.2.2 串行外围设备接口（SPI）
• 4.2.2.3 通用同/异步串行接口USART
• 4.2.2.4 单总线
• 4.3 温度传感器的选择
• 4.3.1 热电偶的选型
• 4.3.2 热电偶温度补偿电路设计
• 4.4 硬件模块的设计
• 4.4.1 热电偶放大电路设计及调试
• 4.4.2 模数转换（ADC）器和数模转换器（DAC）与单片机接口的设计
• 4.4.3 压控电流源的设计
• 4.4.4 液晶显示器与键盘接口设计
• 4.4.4.1 液晶显示器接口设计
• 4.4.4.2 键盘接口设计
• 4.4.5 单片机系统电源设计
• 4.4.6 煤气阀门、空气阀门和排烟闸板控制电路设计
• 4.5 PCB电路设计流程
• 4.6 硬件电路调试过程
• 4.6.1 电路的检查
• 4.6.2 电源的调试
• 4.6.3 单片机外围接口电路调试
• 2C接口的调试'>4.6.3.1 I²C接口的调试
• 4.6.3.2 SPI接口的调试
• 4.6.3.3 串口的测试
• 4.6.3.4 单总线的调试
• 4.6.4 煤气阀门控制电路的调试
• 4.6.5 助燃空气和排烟闸板控制电路的调试
• 5 控制系统的控制方法及软件设计
• 5.1 控制方法的选择
• 5.2 模糊控制器的设计
• 5.3 控制系统的软件开发工具
• 6 调试
• 6.1 实验室调试
• 6.2 现场调试
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 助燃空气和排烟闸板控制电路原理图
• 附录B 部分程序