【正文】 。這個(gè)1位計(jì)算機(jī)有自己的CPU，位寄存器，I/O口和指令集。MCS是Intel公司生產(chǎn)的單片機(jī)的系列符號，例如Intel公司的MCS4MCS5MCCS96系列單片機(jī)。通過單片機(jī)的控制，使鍋爐汽包水位維持在正常的范圍內(nèi)，當(dāng)水位超過上限或下限時(shí)，能及時(shí)報(bào)警并采取相應(yīng)措施。所以三沖量控制的實(shí)質(zhì)是前饋加反饋的控制系統(tǒng)。當(dāng)由于水壓干擾使給水流量改變時(shí)，控制器能迅速消除干擾。當(dāng)某一臺鍋爐負(fù)荷和給水量改變時(shí)，引起給水母管壓力波動而使其他鍋爐的給水量受到擾動。[1] 三沖量水位控制系統(tǒng)近代工業(yè)鍋爐都向大容量高參數(shù)的方向發(fā)展，一般講鍋爐容量越大，汽包的容水量就越小，容許波動的蓄水量就更少。雙沖量汽包水位控制，能在負(fù)荷變化頻繁的工況下比較好的完成水位控制任務(wù)。由于給水總管壓力改變等原因所造成的給水量變動時(shí)，調(diào)節(jié)器要等到水位改變后才能動作，而調(diào)節(jié)器動作后又要經(jīng)過一段延遲時(shí)間才能影響到水位，因此將導(dǎo)致汽包水位發(fā)生較大的變化，調(diào)節(jié)時(shí)間長。單沖量水位自動控制系統(tǒng)，是汽包水位自動控制中最簡單最基本的一種形式。充分體現(xiàn)三沖量控制系統(tǒng)的優(yōu)越性，系統(tǒng)功能完善，結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理，能耗小，擴(kuò)展靈活，便于維護(hù)，并且可靠性高，而且還極大地提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。在現(xiàn)代化的建設(shè)中，能源的需求量非常大的，然而我國的能源利用率極低，所以提高鍋爐的熱效率，有這極為重要的實(shí)際意義。但是隨著生產(chǎn)向大型化連續(xù)化發(fā)展，對自動化技術(shù)的要求越來越高，模擬自動控制系統(tǒng)越來越表現(xiàn)出它的局限性。引入蒸汽流量前饋信號可以消除虛假水位對水位控制的不良影響，減小或抵消由于虛假水位現(xiàn)象而造成的調(diào)節(jié)誤動作。該系統(tǒng)由水位變送器，伺服放大器，執(zhí)行器和給水調(diào)節(jié)閥組成。這種靈活性在硬聯(lián)邏輯系統(tǒng)中是沒有的。其所能達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)為（1）可以對鍋爐水位，蒸汽量和給水量分別采集（2）通過單片機(jī)控制，使鍋爐汽包水位維持在正常的范圍內(nèi)（3）具有鍵盤顯示功能（4）具有報(bào)警功能當(dāng)水位超過上限或下限時(shí)，能及時(shí)報(bào)警。實(shí)踐證明，工業(yè)鍋爐實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)控制，是鍋爐安全生產(chǎn)，提高熱效率，節(jié)約能源的一大創(chuàng)舉，也為鍋爐生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。關(guān)鍵詞： 三沖量控制 汽包水位 鍋爐溫度Abstract：In recent years ,puter control of boiler was a new is a union product with the close connection of microputer hardware and software, automatic control and the energy of boilersaving technology. As a boiler control devices, their main task is to ensure that the boiler security, stability and economic operate, ease the labor intensity of of microputer control, the boiler can automatically detect,automatic control, and so the backward of our contry39。采用微計(jì)算機(jī)控制，能對鍋爐進(jìn)行自動檢測、自動控制等多項(xiàng)功能。由于我國工業(yè)鍋爐生產(chǎn)操作水平落后，造成很多大量的熱能丟失，實(shí)踐證明，工業(yè)鍋爐實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)控制，是鍋爐安全生產(chǎn)，提高熱效率，節(jié)約能源的一大創(chuàng)舉，也為鍋爐生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。s industrial in boiler operation production, resulting in many lost a lot of shows that the industrial boiler controlled by microputer is not only a major undertaking in the boiler safety in production, increase thermal efficiency, energy conservation, but also for the production of boilers opened up a broad prospect.This design uses the control system of threevolume water level, the boiler water level as main control signal, the steam flow as the feedforward signal, the water supply flow as feedback signalwater level by the Single Chip Machine control, to maintain the normal range of boiler. when the water level exceeds the limit or under the limit, it can be timely warning and take corresponding measures.Keywords: Three elements control Steam drum water level boiler temperature 1 引言 設(shè)計(jì)的目的和意義工業(yè)鍋爐是能源轉(zhuǎn)換和能源消耗的重要設(shè)備。鍋爐控制的被調(diào)量是汽包水位，而調(diào)節(jié)量則是給水流量，通過對給水流量的調(diào)節(jié),汽包水位控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是維持鍋爐進(jìn)出水量平衡的系統(tǒng)。目前國內(nèi)外隨便科學(xué)技術(shù)技術(shù)的發(fā)展，都采用三沖量水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該控制引進(jìn)蒸汽流量和給水流量信號作為控制信號，系統(tǒng)動作及時(shí)，有較強(qiáng)的抗干擾能力，因此得到廣泛的應(yīng)用。因此，掌握微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制技術(shù)，是開發(fā)微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要課題。水位變送器將水位信號送到調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器根據(jù)實(shí)測水位和給定值的偏差，經(jīng)過運(yùn)算放大后輸出調(diào)節(jié)信號，驅(qū)動執(zhí)行器改變調(diào)節(jié)閥開度，改變鍋爐上水量，使水位控制在容許范圍內(nèi)。在雙沖量水位自動調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，為解決給水壓力不穩(wěn)而造成調(diào)節(jié)性下降的問題，引入給水流量作為調(diào)節(jié)器的反饋信號。例如它難以實(shí)現(xiàn)多變量控制，復(fù)雜控制規(guī)律的控制，最優(yōu)控制，自適應(yīng)控制，以及時(shí)變控制等；模擬控制屏越來越長，難以實(shí)現(xiàn)集中控制；各條系統(tǒng)之間不便進(jìn)行通訊聯(lián)系，難以實(shí)現(xiàn)多級控制；控制方案的修改比較麻煩。此外，是鍋爐能以地制宜地有效地燃用地方燃料，并為滿足環(huán)境保護(hù)的要求而努力解決煙塵污染問題，以提高操作管理水平，減輕勞動強(qiáng)度，保證鍋爐額定運(yùn)行及運(yùn)行效率，安全可靠地供熱等問題。該系統(tǒng)自動化程度較高，大大降低了操作者勞動強(qiáng)度，降低了成本，綜合性強(qiáng)，實(shí)用性好，保障鍋爐正常運(yùn)行。對于中小型鍋爐在蒸汽負(fù)荷變化不大的情況下，水位受到擾動后的反應(yīng)速度比較慢，“虛假水位”現(xiàn)象也不嚴(yán)重，采用單沖量控制系統(tǒng)，一般采用比例調(diào)節(jié)就能滿足生產(chǎn)上的要求，如果采用PI調(diào)節(jié)器，將得到更滿意的效果。[1]2. 2 雙沖量水位控制系統(tǒng)在單沖量汽包水位控制的基礎(chǔ)上，引進(jìn)蒸汽流量作為前饋信號構(gòu)成雙沖量水位自動控制系統(tǒng)。在給水壓力比較平衡時(shí)，采用雙沖量控制是能夠達(dá)到控制要求的。如果給水中斷，可能在10~30s就會發(fā)生危險(xiǎn)水位；如僅是給水量與蒸汽量不相適應(yīng)，在一分鐘到幾分鐘內(nèi)也將發(fā)生缺水或滿水事故。在雙沖量水位調(diào)節(jié)中，對于給水量這種自發(fā)性變化不能及時(shí)反映出來，要經(jīng)過一定的延遲時(shí)間之后，給水量的擾動才能通過汽包水位的變化而被發(fā)覺，此后在克服擾動時(shí)，幾臺鍋爐的水位控制又互相影響，使得控制過程非常復(fù)雜。如給水流量減少，控制器立即根據(jù)給水流量減少的信號，開大給水閥門，使水流量保持不變?？傊?，三沖量汽包水位控制系統(tǒng)，由于引進(jìn)蒸汽流量和給水流量信號作為控制信號，系統(tǒng)動作及時(shí)，有較強(qiáng)的抗干擾能力，在較大的階躍擾動時(shí)都能有效地控制水位的變化，因而得到了廣泛的引用。設(shè)計(jì)方案是以蒸汽流量為前饋信號，給水量為控制的反饋信號，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)分析計(jì)算后輸出控制信號，通過控制給水流量來控制鍋爐水位，使鍋爐水位維持在正常的范圍內(nèi)。MCS51系列單片機(jī)包括三個(gè)基本型8031，8051，8751。1位機(jī)在開關(guān)決策，邏輯電路仿真，工業(yè)控制方面非常有效：而8位機(jī)在數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理方面有明顯的長處。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。引腳圖如圖31所示 圖31 89C51引腳圖引腳說明：電源引腳: Vcc（40腳）：典型值＋5V Vss（20腳）：接低電平外部晶振: XX2分別與晶體兩端相連接。作輸入口時(shí)，應(yīng)先軟件置“ 1”。控制引腳：RST/Vpd、ALE/PROG、PSEN、EA/Vpp組成了MSC51的控制總線。第二功能：編程脈沖輸入。復(fù)位引腳RST通過一個(gè)施密特觸發(fā)器與復(fù)位電路連接，施密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2，施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。 除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動復(fù)位。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，常用的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另外一種為外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。晶振的頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也越快。但操作人員不能一直監(jiān)視著系統(tǒng)，即使監(jiān)視系統(tǒng)，也往往引起不良后果后才復(fù)位，這就得采用“看門狗”技術(shù)來解決這一問題。MAX690是美國MAXIM公司的產(chǎn)品，具有以下性能：（1） 具有看門狗電路，將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位輸出。也就是說，傳感器不是一般的敏感元件，它的輸出響應(yīng)還必須易于傳送的物理量。某些敏感元件的輸出響應(yīng)本來就能夠傳送到別處測量，例如，鉑電阻應(yīng)變電阻的阻值，熱電偶的電動勢等，把這些敏感元件稱為傳感器也未嘗不可?？傊?，傳感器的輸出物理量不拘一格，其數(shù)值范圍也沒有一定的范圍限制。 本設(shè)計(jì)采用PT112型壓力傳感器。 其主要技術(shù)參數(shù)為： 量 %FS1～5V。 100VDC 振動影響：對于20HZ1KHZ的機(jī)械振動，%FS 密封等級：IP65 信號引出：六芯鍍金進(jìn)口接插件 螺紋連接：1/220UNF M20* NTP1/4該產(chǎn)品有多種接口形式和多種引線 方式,能夠最大限度滿足客戶的需要,適用于工業(yè)設(shè)備、水利、化工、 醫(yī)療、電力，空調(diào)、金剛石壓機(jī)、冶金、車輛制動、樓宇供水等壓力測量與控制。替代傳統(tǒng)的浮球式、投入式、差壓式等液位變送器在各種場合下應(yīng)用有不可比擬的優(yōu)勢。儀表特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，無任何可動或彈性元部件，因此可靠性極高，維護(hù)量極少。該傳感器廣泛用于電力、機(jī)械、輕工、冶金、石油、化工、造紙、科研及城市供水、供熱、供氣以及各種工業(yè)過程控制、能源管理和環(huán)境工程等領(lǐng)域。1%；　蒸汽177。A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) （1）轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換時(shí)間：A/D完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。本設(shè)計(jì)采用A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。下面說明各引腳功能。 START： A／D轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，高電平有效。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。 GND：地。下降沿啟動 A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。[6]如上所說，其0809接線圖如圖35所示。 ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效。 WR2：為DAC寄存器寫選通輸入線。其值與Iout1之和為一常數(shù)。輸入信號緩沖，是由一個(gè)輸入放大器，可用于大規(guī)模輸入信號或緩沖輸出從一個(gè)電流模式展。AD694產(chǎn)品的薄膜電阻結(jié)果在高水平的精度，而不需要額外調(diào)整和標(biāo)定。 其特點(diǎn)： 輸出范圍 420mA輻射校正輸入范圍:0 V至10 V 精密電壓基準(zhǔn): v 單或雙電源操作 較大的供電電壓范圍: V至36 V電源 輸入緩沖放大器 開環(huán)警鐘 可選外置通過晶體管，以減少自熱誤差 ％典型的非線性 [7]如圖38所示 圖38 AD694接線圖 調(diào)節(jié)閥 本設(shè)計(jì)采用HRTP64KE電動調(diào)節(jié)閥。 HRL電動執(zhí)行器采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有自診斷功能，使用和調(diào)校十分方便。及帶閥門堵轉(zhuǎn)故障判斷、報(bào)警及保護(hù)功能。（2）主要技術(shù)參數(shù) 型 式：HRL智能型直行程機(jī)構(gòu) 輸入信號：4～20mADC/4～12mA/12～20mA/0～5VDC/1～5VDC 輸入阻抗：250Ω/500KΩ 輸出信號：4～20mADC 輸出最大負(fù)載：＜650Ω 斷信號閥位置：可任意設(shè)置為保持/全開/全關(guān)/0～100%間予置的任意值 電 源：220V177。% 公稱通徑：20～150mm 公稱壓力：、 連接形式：法蘭連接按JB7994標(biāo)準(zhǔn)材 料：WCB、WC1Cr18NiCF8M 上 閥 蓋：常溫型：17～+220℃ 延 長 型：50～17℃； +220～+420℃ 填 料：聚四氟乙烯、四氟石棉、石墨3. 閥內(nèi)組件 閥內(nèi)結(jié)構(gòu)：上導(dǎo)向柱塞型單閥芯金屬密封、軟密型（使用溫度低于200