锅炉汽包水位的控制系统研究

论文摘要

锅炉是重要的动力设备，其要求是供给合格蒸汽，使锅炉蒸汽量适应负荷的需要。为此，生产过程的各个主要工艺参数必须严格控制。锅炉水位控制系统是锅炉生产控制系统中最重要的环节。锅炉是一种特种设备，是工业生产中的常用设备。对锅炉生产操作如果不合理，管理不善，处理不当，往往会引起事故．这些事故中的大部分是由于锅炉水位控制不当引起的，可见锅炉汽包水位控制在锅炉设备控制系统中的重要性，因此，汽包水位控制是保证热力设备安全运行的必要条件。本设计通过单片机锅炉汽包水位控制系统对汽包水位进行压力和差压的测量，通过电路转换为单片机可以处理的数字信号，经过软件运算，求出水位的高低并得出与正常水位的差值，再将其控制信号利用电路转换成模拟信号，通过执行器对汽包水位进行控制。单片机采用MCS-51系列中的8051单片机，8051单片机及其小系统的设计是本设计中重要的组成部分。两个模拟信号接到8051之前需要将模拟信号转换为数字信号，所以选用的是8个模拟量输入通道的A/D0809，输出是8位数字输出接到8051单片机上。本设计有一个模拟信号输出接口，用来控制执行器从而调节汽包水位的高低，这中间需要一个将数字信号转换为模拟信号的环节，选用的是8位的D/A0832，在经过相应的电路转换可以得到4～20mA的标准电流，从而完成整个电路的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 锅炉控制的国内外研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 单冲量汽包水位控制系统
• 2.1 单冲量汽包水位控制系统的介绍
• 2.2 被控对象的确定
• 2.2.1 差压式水位计
• 2.2.2 平衡容器的改进
• 3 硬件电路设计
• 3.1 MCS-51 系列 8051 单片机
• 3.1.1 8051 单片机的组成
• 3.1.2 8051 单片机的引脚分布
• 3.1.3 8051 单片机的引脚功能
• 3.1.4 8051 单片机的结构特点
• 3.1.5 8051 单片机的主要技术指标
• 3.1.6 单片机时钟电路
• 3.2 变送器的选择
• 3.2.1 压力变送器的选择
• 3.2.2 差压变送器的选择
• 3.3 I/V 变换器
• 3.4 采样保持器
• 3.5 A/D 转换器及其接口
• 3.6 D/A 转换器及其接口
• 3.7 V/I 电路设计
• 3.8 并行接口 8255 的扩展
• 3.8.1 8255 芯片介绍
• 3.8.2 8255A 芯片的控制字及其工作方式
• 3.8.3 8255 与单片机连接图
• 3.8.4 显示器接口
• 3.9 看门狗电路的设计
• 3.10 执行器的选择
• 3.10.1 电动执行机构
• 3.10.2 调节机构
• 3.11 系统电路设计图
• 4 软件程序设计
• 4.1 主程序框图及部分程序设计
• 4.1.1 A/D 转换程序
• 4.1.2 初始化程序
• 4.1.3 DAC0832 转换程序
• 4.2 压力、差压信号采样和保持转换框图
• 5 锅炉汽包水位的 Matlab 仿真
• 5.1 仿真软件功能概述
• 5.2 锅炉汽包水位控制系统的仿真
• 6 数字 PID 调节器
• 6.1 数字 PID 调节器的基本形式
• 6.2 数字 PID 调节器的控制作用
• 6.3 调节器参数整定
• 7 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读工程硕士期间所发表的文章
• 个人简历