[精品]锅炉温度控制系统设计 - 毕业论文设计 - 图文(2)

1 绪 论

1.1 课题背景

由于工业过程控制的需要，特别是在计算机技术和微电子技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统的发展迅速，并在智能化，自适应、参数整定等方面，以美国、德国、日本、瑞典等国家技术领先，都生产出了一批性能优异的、商品化的温度控制器及仪表，并在各行得到广泛的应用。

电加热锅炉采用全新加热方式，它具有许多优点，使其比其他形式的锅炉更具有吸引力：

1）能量转化效率高。加热元件直接与水接触，能量转换效率很高，可达95%以上。

2）无污染。不会排放出有害气体、飞尘、灰渣，完全符合环保方面的要求。 3）结构简单、体积小、重量轻，占地面积小。

4）锅炉本体结构简单，安全性好。不需要布管路，没有燃烧室、烟道，不会出现燃煤、燃油、燃气的泄漏和爆炸危险。

5）可采用计算机监控，完全实现自动化。其温度的控制都能通过微控制芯片完成，使锅炉的运行完全实现自动化，最大程度地将控制器应用于传统的锅炉行业。

6）启动、停止速度快，运行负荷调节范围大，调节速度快，操作简单。由于加热元件工作由外部电气开关控制，所以启停速度快。

由于目前人们的环保意识的提高，人们对电热锅炉越来越重视，在工业生产和民用生活用水中应用越来越普及。电热锅炉目前主要用于供暖和提供生活用水。主要是控制水的温度，保证恒温供水。随着计算机和信息技术的高速发展，单片机广泛的应用于工业控制中。工业控制也越来越多的采用计算机控制，在这里我们采用51系列单片机来做控制器。

由于电加热锅炉是一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象，很难用数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法

很难达到很好的控制效果。而这下符合PID控制使用的条件，因而PID控制被广泛地用于电热锅炉的控制中，用来代替传统的控制方法，并获得良好的控制效果。 1.2课题研究的目的及意义

目前市场上家用燃气锅炉大部分为进口，价格较高，售后服务也不够完善，不利于燃气锅炉的推广与使用，研制燃气锅炉的企业与公司也相对较少。因此，研制开发小型家用燃气锅炉就具有客观的市场价值与现实的意义。

本设计将结合中、小型家用燃气锅炉的实际需要，利用MCS-51系列单片机为核心器件组成温度控制系统，采用温度采集技术，并通过运行和分析研究，以期正确认识和全面理解利用单片机实现温度采集技术在过程控制中的应用。

本控制器主要是针对现代工业自动化生产过程中锅炉温度控制装置而设计的，用PID控制代替传统的控制方法，以获得良好的控制效果。 1.3系统的总体设计思想

目前，专门用于工业控制的单片机系列产品广泛出现于世界计算机市场上，单片机以其重量轻、体积小、功耗低、功能强、价格便宜的特点，在工业控制的实践中得到越来越广泛的应用。单片机不仅仅可以实现各种常规的控制，而且还可以根据被控对象的特性，充分利用控制理论的最新研究成果，采用更完善的控制方式，以获得更好的控制效果。当前，由于家用锅炉处于批量生产中，并且每台锅炉需要一套完整的控制系统，根据这些特点，特别是从产品成本角度出发，以MCS-51为核心器件的控制系统是比较理想的选择。此外，MCS-51系列单片机完备的控制功能、运算能力、加上完善的外部接口电路，完全可以胜任对中小型锅炉的控制。系统在外围芯片选取时，尽量选取典型的、易于扩展和替换的芯片和电路，还需本着节约成本的思想。选用LCD液晶显示器和基于单总线的数字温度传感器DS18B20。LCD液晶显示器为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面；DS18B20温度传感器采用美国DALLAS公司生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有体积小，使用方便，耐磨耐碰，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。它们二者与单片机的接口比较简单，而且编程难度不大，