畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-鍋爐溫度pid控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、鍋爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第1章緒論1.1課題背景根據(jù)國內(nèi)實(shí)際情況和環(huán)保問題的考慮和要求，燃燒鍋爐由于污染并效率不高，已經(jīng)逐漸被淘汰；燃油和燃?xì)忮仩t也存在著燃料供應(yīng)不方便和安全性等問題。因些在人口密集的居民區(qū)、旅館、醫(yī)院和學(xué)校，電加熱鍋爐完全替代燃煤、燃油、燃?xì)忮仩t。自70年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)下，國內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展迅速，并在智能化，自適應(yīng)、參數(shù)整定等方面，以日本、美國、德國、瑞典等國技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀表，并在各

2、行廣泛應(yīng)用。電加熱鍋爐采用全新加熱方式，它具有許多優(yōu)點(diǎn)，使其比其他形式的鍋爐更具有吸引力：(1)無污染。不會(huì)排放出有害氣體、飛塵、灰渣，完全符合環(huán)保方面的要求。(2)能量轉(zhuǎn)化效率高。加熱元件直接與水接觸，能量轉(zhuǎn)換效率很高，可達(dá)95%以上。(3)鍋爐本體結(jié)構(gòu)簡單，安全性好。不需要布管路，沒有燃燒室、煙道，不會(huì)出現(xiàn)燃煤、燃油、燃?xì)獾男孤┖捅ㄎｋU(xiǎn)。(4)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，占地面積小。(5)啟動(dòng)、停止速度快，運(yùn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，調(diào)節(jié)速度快，操作簡單。由于加熱元件工作由外部電氣開關(guān)控制，所以啟停速度快。(6)可采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)

3、化。其溫度的控制都能通過微控制芯片完成，使鍋爐的運(yùn)行完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，最大程度地將控制器應(yīng)用于傳統(tǒng)的鍋爐行業(yè)。本課題主要研究鍋爐溫度的過程控制。新型鍋爐是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，可將電能直接轉(zhuǎn)化成熱能，具有效率高，體積小，無污染，運(yùn)行安全可靠，供熱穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，是理想的節(jié)能環(huán)保的供暖設(shè)備。加上目前人們的環(huán)保意識的提高，電熱鍋爐越來越受人們的重視，在工業(yè)生產(chǎn)和民用生活用水30鍋爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用越來越普及。電熱鍋爐目前主要用于供暖和提供生活用水。主要是控制水的溫度，保證恒溫供水?！　‰S著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，單片機(jī)廣泛的應(yīng)用

4、于工業(yè)控制中。工業(yè)控制也越來越多的采用計(jì)算機(jī)控制，在這里我們采用51系列單片機(jī)來做控制器。由于電加熱鍋爐是一個(gè)具有非線性、大滯后、大慣性、時(shí)變性、升溫單向性等特點(diǎn)的控制對象，很難用數(shù)學(xué)方法建立精確的數(shù)學(xué)模型，因此用傳統(tǒng)的控制理論和方法很難達(dá)到很好的控制效果。而這下符合PID控制使用的條件，因而PID控制被廣泛地用于電熱鍋爐的控制中，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制方法，并獲得良好的控制效果。根據(jù)偏差的比例（P）、積分（I）、微分（D）、進(jìn)行控制（PID控制），是控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律。PID控制器問世至今有近70年歷史，它以結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定

5、性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便?！?.2課題目的及意義本控制器主要是針對現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程中鍋爐溫度控制裝置而設(shè)計(jì)的，用PID控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制方法，以獲得良好的控制效果。通過這個(gè)課題能鍛煉我的能力，給我提供了一個(gè)理論和實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我能對單片機(jī)程序設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制理論、檢測技術(shù)與儀表方面的知識有進(jìn)一步的了解，以鞏固學(xué)過

6、的專業(yè)知識，開拓我的視野。同時(shí)，由于學(xué)過的知識有限，讓我認(rèn)識到了自己的不足，為以后有針對性地提高有了一個(gè)明確的方向，同時(shí)也鍛煉和提高我們的自學(xué)能力，為提高我們以后的自身競爭能力打下基礎(chǔ)。1.3設(shè)計(jì)指標(biāo)此系統(tǒng)主要以單片機(jī)為控制器，并對顯示電路，溫度檢測電路，人機(jī)接口電路，鍵盤電路，報(bào)警電路，執(zhí)行電路等進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)鍋爐水溫的控制。具體指標(biāo)要求如下：1、用單片機(jī)作為控制器，采用模塊設(shè)計(jì)方法，對系統(tǒng)硬件、軟件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)2、鍋爐溫度控制在0-100℃左右。3、通過鍵盤輸入上下限溫度、恒溫溫度，以及通過手動(dòng)停機(jī)的功能。30鍋爐溫度控制系統(tǒng)

7、設(shè)計(jì)1、顯示電路用于顯示用戶設(shè)定的溫度、上限溫度、下限溫度和當(dāng)前溫度值等，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。2、水溫高于上限溫度和低于下限溫度時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警；誤輸入時(shí)報(bào)警。3、加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。1.4論文工作本系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為兩部分，第一部分是前端采集系統(tǒng)；第二部分是控制系統(tǒng)。前端采集系統(tǒng)由機(jī)械開關(guān)、溫度傳感器組成，其任務(wù)是完成洗碗機(jī)各個(gè)測量量的測量，并且向控制機(jī)傳送測量數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)值超過限定范圍時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的操作。控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對開關(guān)、電機(jī)、顯示的控制，實(shí)現(xiàn)對洗碗機(jī)溫度值、開關(guān)量的循環(huán)采集，并對其進(jìn)行處理、顯示、動(dòng)作。用戶可通過控制機(jī)上的鍵盤設(shè)置相應(yīng)

8、的操作，控制系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)置運(yùn)行相應(yīng)程序。第1章緒論：主要介紹了本課程背景、課題目的及意義、設(shè)計(jì)指標(biāo)、論文工作。第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及論證：說明了兩種不同的設(shè)計(jì)方案并對兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比，