【正文】 差可按下式計算出，即為（式 34）。積分分離法在開始時不進(jìn) 行積分，直到偏差達(dá)到一定值后才開始進(jìn)行積分。因此用數(shù)字 PID 完全可以替代模擬調(diào)節(jié)器。這種 PID 調(diào)節(jié)器，其微分作用主要用來加快系統(tǒng)的動作速度，減少超調(diào)，克服振蕩。即調(diào)節(jié)作用是以偏差的存在為前提 的。系統(tǒng)的測量值和所有設(shè)定參數(shù)均由 LED 數(shù)碼管直接顯示， 讀數(shù)清晰，直觀。主要輸出量有：汽包水位、蒸汽壓力、過熱蒸汽溫度、爐膛負(fù)壓、過剩空氣等。復(fù)雜實時系統(tǒng)設(shè)計的主要問題是控制策略的設(shè)計，即整個系統(tǒng)需求模型和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計。要具有較好的可維護(hù)性，盡可能以軟件代替硬件，以簡化硬件系統(tǒng)，減少維護(hù)量，提高可靠 性，還須有行之有效的自診斷和容錯措施。 燃油鍋爐的控制方法 一、實時控制系統(tǒng) 實時是指計算機(jī)對外來信息要以足夠快的速度進(jìn)行處理，并在一定時間內(nèi)做出反應(yīng)，也就是說對外來信息及時的接收、分析、處理并給出反應(yīng)。系統(tǒng)性能價格比高。這些采用相同的系統(tǒng)總線相連接，根據(jù)系統(tǒng)的要求，可以構(gòu)成不同配置，不同規(guī)模的控制機(jī)。 （ 3）選用可編程控制器。 （ 1）選用工業(yè)控制機(jī)。同時，該技術(shù)也在不斷完善和 提高，在進(jìn)一步降低造價及鍋爐本體設(shè)備的改造緊密配合方面還有許多工作要做。微機(jī)對整個鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測、報警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運(yùn)行，除此以外為保證鍋爐運(yùn)行的安全，在進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計時，對鍋爐水位、鍋爐汽包壓力等重要參數(shù)應(yīng)設(shè)置常規(guī)儀表及報警裝置，以保證水位和汽包壓力有雙重甚至三重報警裝置，以免鍋爐發(fā)生重大事故 鍋 爐 設(shè) 備給油量給水量送風(fēng)量水位水溫壓力長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 鍋爐控制系統(tǒng)，一般有燃燒、水位等控制系統(tǒng)。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 鍋爐的計算機(jī)控制系統(tǒng) 常見的工業(yè)鍋爐系統(tǒng) 如圖 11 所示。沿途降低溫度的煙氣最后進(jìn)入尾部煙道，與省煤器和空氣預(yù)熱氣內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)行熱交換后，以經(jīng)濟(jì)的較低的煙溫排出鍋爐。蒸汽在上鍋筒頂部引出后，進(jìn)入蒸汽過熱氣，而分離下來的水仍回到上鍋筒下半部的水中。燃料一面燃燒，一面向后移動，燃料所需要的空氣是由風(fēng)機(jī)送入爐排腹中風(fēng)倉后，進(jìn)行燃料反應(yīng)形成高溫?zé)煔狻? 引風(fēng)設(shè)備：包括引風(fēng)機(jī)，煙囪，煙道幾部分。 爐子：是使燃燒從充分燃燒并 釋放出熱量的設(shè)備。 8． 作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減輕操作人員的勞動強(qiáng)度。 5．提高鍋爐的熱效率。 鍋爐計算機(jī)控制，是近年來開發(fā)的一項新技術(shù)，它是微型計算機(jī)軟件、硬件、自動控制、鍋爐節(jié)能等幾項技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，我國現(xiàn)有中、小型鍋爐 30 多萬臺，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的 1/3，目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。 本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。本文僅以燃油蒸汽鍋爐為例說明燃燒系統(tǒng)中具有一定普遍性的控制問題。它主要針對工業(yè)過程的五大參數(shù)，即溫度、壓力、流量、液位 (或物位 )、成分和特性等參數(shù)的控制問題。 關(guān)鍵字： 燃燒控制系統(tǒng) MATLAB 過程控制 SIMULINK 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） II Abstract Industrial automation involve a very wide range, while process control is one of the most important branches. It mainly refer to control techniques of five industrial processes parameters which are temperature, pressure, and flow, liquid level (or bits), position and characteristics. Process control covers many industries, such as petroleum, chemical industry, electric power, metallurgy, light industry and textile occupied an extremely important position of the national control modes and their emphasis depend on the different actual application and process is essential in the industrial speaking, it can be divide into fuel, coal and gas. Although burning applications and fuel bustion process may be different, the control of burning process all involve burning control, temperature control and burning level control, safety control, degree of saving energy control etc. This paper only to take fuel steam boiler bustion system as an example,it illustrates the control problems with certain universality in the bustion system. The purpose of this subject is to design the system framework for steam pressure control, fuel air ratio control and hearth negative pressure based on the actual production needs, also make model in the MATLAB environment as well as research for the algorithm of control . It mainly uses the MATLAB and SIMULINK toolbox, adjusting the parameters in terms of the waveform of a result, the control effect improved. Keywords: Combustion Control System MATLAB Process control SIMULINK 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） III 獨(dú) 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計 (論文 )，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、生產(chǎn)設(shè)備的不斷更新，作為全廠動力源和熱源的鍋爐，亦向著大容量、高效率發(fā)展。能快速計算出機(jī)組在正常運(yùn)行和啟停過程中的有用數(shù)據(jù)，能在顯示器上同時顯示鍋爐運(yùn)行的水位、壓力、爐膛負(fù)壓、煙氣含量、測點(diǎn)溫度、燃煤量等數(shù)十個運(yùn)行參量的瞬時值、累計值及給定值，并能按需要在鍋爐的結(jié)構(gòu)示意畫面的相應(yīng)位置上顯示出參數(shù)值。通過對風(fēng)機(jī)水泵進(jìn)行變頻控制可以平均節(jié)電達(dá)到 30%40%。 燃油鍋爐的主要設(shè)備 鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽或者熱水的熱交換設(shè)備。（須指出，直流鍋爐內(nèi)無鍋筒。用它來供應(yīng)燃料所需的空氣。經(jīng)處理的水由泵加壓，先流經(jīng)省煤器而得到預(yù)熱，然后進(jìn)入氣鍋。 煙氣向水的傳熱過程 由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高在爐膛的四周墻面上，都布置一排水管，俗稱水冷壁。 （ 2）保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。在燃燒過程中發(fā)出熱量加熱汽包中的水，把預(yù)熱傳導(dǎo)給進(jìn)入鍋爐的水和空氣。 汽包水位控制系統(tǒng)，實質(zhì)上是維持鍋爐進(jìn)出水量平衡的系統(tǒng)。本文就一臺燃油鍋爐燃燒、加熱的自動控制的工作過程進(jìn)行設(shè)計。所以用 溫度傳感器壓力傳感器水位傳感器8031單片機(jī)計算機(jī)LED 顯示小鍵盤 顯示器打印機(jī)鍋爐油量調(diào)節(jié)閥水泵長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 戶的研制、開發(fā)工期小，設(shè)計周期短。近年來，發(fā)展迅速，但目前性能價格比還是很高。然而，缺點(diǎn)是提供的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件少。目前，各種 單片機(jī)控制系統(tǒng)是這種方案的主流。因此，實時控制 系統(tǒng)就是對實時性有苛刻要求的計算機(jī)控制系統(tǒng) [13]。例如，采用簡單的操作方法， CRT 顯示采用漢字方式等。系統(tǒng)軟件設(shè)計 。對于這樣復(fù)雜的對象，工程處理上作了一些簡化，將鍋爐控制劃分為若干個調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟，應(yīng)用最為廣泛的一種調(diào)節(jié)器。因而能保持靜差為零。它結(jié)構(gòu)靈活，不僅可以用常規(guī)的 PID 還可以根據(jù)系統(tǒng)的要求，采用各種 PID 的變種，如 PI、 PD 等。一旦超出上述范圍（如超出蒸汽閥門的最大開度），則實際執(zhí)行的控制量就不再是計算值，由此將引起不期望的效應(yīng)，稱為飽和效應(yīng)。 計算誤差根據(jù)增量式 PID 算式計算比例及積分量Ui Umin ?Ui Umax ?Ei o ?Ti 0 ?計算積分輸出控制入口Y出口NNNYYYN長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論 文） 15 圖 25 積分分離法克服積分飽和 這樣一方面防止了一開始就有過大的控制量，另一方面即進(jìn)入飽和后，因積分累積小，也能較快退出，減少了超調(diào)。本次設(shè)計中為了克服積分飽和，我們采用了積分分離法。 芯片介紹與連接 簡介 MCS51 單片機(jī)為 40 腳芯片。 MCS51 單片機(jī)訪問外部程序存儲器時，所使用的控制信號有： ALE 低 8 位地址鎖存控制， PSEN 外部程序存儲器“讀取”控制。累加器 A 和外部數(shù)據(jù)存儲器的數(shù)據(jù)傳遞操作，可通過以下兩句指令來實現(xiàn)： movx＠ Ri A:累加器中數(shù)據(jù)送片外； movxA，＠ Ri ：片外數(shù)據(jù)送累加器中。然而對于大多數(shù)使用 8031 以及 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論 文） 21 使用 8051 和 8751 需外部擴(kuò)展時， MCS51 提供給用戶使用的 I/O 口只有 P1 口和部分 P3 口線，因此大部分 MCS51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中都不可避免地要進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展。 OE /VPP為雙功能管腳，當(dāng) 2732 用作程序存儲器時，其功能是允許讀數(shù)據(jù)出來；當(dāng)對 EPROM 編程（也稱為固化程序）時，該管腳用于高電壓輸入，不同生產(chǎn)廠家的芯片編程電壓也有不同。然后微機(jī)通過輸人口讀行線的狀態(tài)，如果 X0、 X X X3 都為高電平，則 Y0 這一列上沒有鍵閉合，如果讀出的列線狀態(tài)不全為高電平，則為低電子的行線和 Y0 相交的鍵處于閉合狀態(tài)；如果 Y0 這一列上沒有鍵閉合，接著使列線Y1 為低電平，其余列線為高電平。鍵盤上每一個鍵都有一個鍵值，鍵值賦值最直接的辦法是將行、列線按二進(jìn)制順序排列。 如圖 23所示。三位顯示器的接口邏輯。若顯示器的位數(shù)不大于 8位，則控制顯示器公共極電位只需一個 I/O 口 (稱為 掃描口 )，控制顯示器的各位所顯示的字型也需一個 8 位口 (稱為段數(shù)據(jù)口 )。產(chǎn)品中選用 0809A/D 轉(zhuǎn)換器，在精度、速度和價格等方面都屬中等，這對一般實時控制、數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品來講是合適的。 ALE—— 地址鎖存允許信號。 OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻； OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 Vref—— 參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。與權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)一樣，開關(guān)是用二進(jìn)制位進(jìn)行控制的。圖 11 為 DAC0832 的引腳圖。 (2)、 IOUT1 ：模擬電流輸出端 1，當(dāng) DAC 寄存器中數(shù)據(jù) 全為 1時，輸出電流最大，當(dāng) DAC 寄存器中數(shù)據(jù) 全為 0 時，輸出電流為 0。 4. DAC0832 的工作方式 DAC0832 可處于三種 不同的工作方式： 直通方式 ：當(dāng) ILE 接高電平， CS 、 1WR 、 2WR 和 XFER都接數(shù)字地時， DAC處于直通方式， 8 位數(shù)字量一旦到達(dá) DI7～ DI0 輸入端，就立即加到 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器，被轉(zhuǎn)換成模擬量。先用 3 條輸出指令選擇 3 個端口，分別將數(shù)據(jù)寫入各 DAC 的輸入寄存器，當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒后，再執(zhí)行一次寫操作，使 XFER變低同時選通 3 個 D/A 的 DAC 寄存器，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換。由于同一被測量的不同類型的傳感器具有不同的特點(diǎn)和不同的價格，不同類型溫度傳感器的測量范圍、精度、使用條件也不同。我們知道不同的導(dǎo)體的自由電子的密度是不同的，當(dāng)兩個不同的導(dǎo)體接觸連接在一起時，就會產(chǎn)生電子的擴(kuò)散。 C 但在實際中做到這一