計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例(已修改)
2025-05-26 16:13 本頁面
【正文】 第 9章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例 水槽水位單片機(jī)控制系統(tǒng) 循環(huán)水裝置 IPC系統(tǒng) 中水回用 PLC控制系統(tǒng) 火電廠 DCS控制系統(tǒng) 水槽水位單片機(jī)控制系統(tǒng) 對于小型測控系統(tǒng)或者某些專用的智能化儀器儀表 ， 一般可采用以單片機(jī)為核心 、 配以接口電路和外圍設(shè)備 、 再編制應(yīng)用程序的模式來實(shí)現(xiàn) 。 下面以一個(gè)簡單的水槽水位控制系統(tǒng)為例 。 主要內(nèi)容 1． 系統(tǒng)概述 2． 硬件電路 3． 程序設(shè)計(jì) ? 1．系統(tǒng)概述 ? 通過水槽水位的高低變化來啟停水泵，從而達(dá)到對水位的控制目的，這是一種常見的工藝控制。如圖 ，一般可在水槽內(nèi)安裝 3個(gè)金屬電極 A、 B、 C，它們分別代表水位的下下限、下限與上限。工藝要求：當(dāng)水位升到上限 C以上時(shí)，水泵應(yīng)停止供水；當(dāng)水位降到下限 B以下時(shí)，應(yīng)啟動水泵供水；當(dāng)水位處于下限 B與上限 C之間，水泵應(yīng)維持原有的工作狀態(tài)。 5V+1 2 V+ 5V+3 3 0 ΩA T 8 9 C 2 0 5 11 2 M HX T A L 2X T A L 1P 1 .1P 1 .0P 1 .3P 1 .23 3 0 Ω5V+8 1 k 8 1 kKM3 0 P F3 0 P FZbc圖 158 水槽水位控制電路ABC～ 220VKA圖 水槽水位控制電路 ? 2．硬件電路 ? 根據(jù)工藝要求，設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)硬件電路如圖，這是一個(gè)用單片機(jī)采集水位信號并通過繼電器控制水泵的小型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。主要組成部分的功能如下： ? (1) 系統(tǒng)核心部分：采用低檔型 AT89C2051單片機(jī)，用 ， 。 ? (2) 水位測量部分：電極 A接 +5V電源，電極 B、C各通過一個(gè)電阻與地相連。 b點(diǎn)電平與 c點(diǎn)電平分別接到 ，可以代表水位的各種狀態(tài)與操作要求，共有 4種組合，如 表 91所示。 ? 表 91 水位信號及操作狀態(tài)表 C() b() 水位 操作 0 0 B點(diǎn)以下 水泵啟動 0 1 B、 C之間 維持原狀 1 0 系統(tǒng)故障 故障報(bào)警 1 1 C點(diǎn)以上 水泵停止 ? 當(dāng)水位降到下限 B以下時(shí) ， 電極 B與電極 C在水面上方懸空 ， b點(diǎn) 、 c點(diǎn)呈低電平 ， 這時(shí)應(yīng)啟動水泵供水 ， 即是表中第一種組合；當(dāng)水位處于下限與上限之間 ， 由于水的導(dǎo)電作用 ， 電極 B連到電極A及 +5V， 則 b點(diǎn)呈高電平 ， 而電極 C 仍懸空則 c點(diǎn)為低電平 ， 這時(shí)不論水位處于上升或下降趨勢 ，水泵都應(yīng)繼續(xù)維持原有的工作狀態(tài) ， 見表中第二種組合；當(dāng)水位上升達(dá)到上限時(shí) ， 電極 B、 C通過水導(dǎo)體連到 電極 A及 +5V， 因此 b點(diǎn) 、 c點(diǎn)呈高電平 ，這時(shí)水泵應(yīng)停止供水 ， 如表中第四種組合；還有第三種組合即水位達(dá)到電極 C卻未達(dá)到電極 B， 即 c點(diǎn)為高電平而 b點(diǎn)為低電平 ， 這在正常情況下是不可能發(fā)生的 ， 作為一種故障狀態(tài) ， 在設(shè)計(jì)中還是應(yīng)考慮的 。 ? (3) 控制報(bào)警部分：由 平 ， 經(jīng)反相器使光耦隔離器導(dǎo)通 ， 繼電器線圈 KM得電 ， 常開觸點(diǎn) KA閉合 ， 啟動水泵運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng) ， 經(jīng)反相器使光耦隔離器截止 ， 繼電器線圈 J失電 ， 常開觸點(diǎn)斷開 ， 則使水泵停轉(zhuǎn) 。 由 ，經(jīng)反相器變?yōu)榈碗娖?， 驅(qū)動一支發(fā)光二極管發(fā)光進(jìn)行故障報(bào)警 。 ? 3．程序設(shè)計(jì) ? 程序流程如圖 。 開始 、 =00？ 啟動水泵 ← 1 設(shè)置堆棧指針 、 =10？ 、 =11？ 停止水泵 ← 0 故障報(bào)警 ← 1 循環(huán)水裝置 IPC系統(tǒng) ? 在以模擬量為主的中小規(guī)?？刂茥l件下 ，應(yīng)優(yōu)先選擇 IPC控制裝置 ， 下面介紹用一臺 STD總線 IPC控制循環(huán)水動態(tài)模擬試驗(yàn)裝置的實(shí)例 。 主要內(nèi)容 1． 系統(tǒng)概述 2． 硬件電路 3． 軟件設(shè)計(jì) 4． 功能畫面 ?1．系統(tǒng)概述 ? 大型化工企業(yè)普遍采用冷卻水循環(huán)使用技術(shù)，但循環(huán)冷卻水同時(shí)帶來設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕問題，為此利用循環(huán)水動態(tài)模擬試驗(yàn)裝置，模擬生產(chǎn)現(xiàn)場的流態(tài)水質(zhì)、流速、金屬材質(zhì)和循環(huán)冷卻水進(jìn)出口溫度等主要參數(shù)，來評價(jià)穩(wěn)定水質(zhì)的配方、阻垢效果及尋求相應(yīng)的操作工藝條件。 ?（ 1）工藝流程 ? 模擬試驗(yàn)裝置的主要流程如圖 ，左下方水槽中的冷水經(jīng)水泵、調(diào)節(jié)閥打入換熱器，與蒸汽換熱后，導(dǎo)入冷卻塔與冷風(fēng)換冷，噴淋而下回落到水槽，再由水泵打循環(huán)。 圖 循環(huán)水動態(tài)模擬試驗(yàn)裝置控制流程圖 ? （ 2）控制要求 ? 通常情形是用戶配置兩套這樣的模擬裝置同時(shí)運(yùn)行，因而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)面向兩臺模擬裝置，集檢測、控制與管理于一體，主要完成如下功能： ? ① 10點(diǎn)參數(shù)檢測功能 ? 入口水溫、出口水溫、蒸汽溫度、冷卻塔底溫度，共 8路溫度，量程為 0～ 100℃ ，檢測精度為 0． 2級。兩路循環(huán)水流量，量程為 200～ 1200L／ h，檢測精度為 1級。還有計(jì)算顯示出入口溫差、瞬時(shí)污垢熱阻、水閥與風(fēng)閥門開度、試驗(yàn)時(shí)間與剩余時(shí)間。 ? ② 22個(gè)參數(shù)設(shè)定功能 ? 換熱器試管直徑與長度、流量與溫度的給定值、 PID控制的比例系數(shù)、積分時(shí)間、微分時(shí)間以及即時(shí)時(shí)間與試驗(yàn)時(shí)間。 ? ③ 10個(gè)參數(shù)標(biāo)定功能 對 8路溫度、 2路流量進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定。 ?
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