【正文】 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM） 8051/8751/8031 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均為 128KB，地址為00H～ 7FH，用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存以及數(shù)據(jù)緩沖等。 PSW 中各位狀態(tài)供程序查詢和判別用。如在實(shí)驗(yàn)調(diào)試中使用 8051，需在片外擴(kuò)展可改寫的 EPROM。 ii. 51單片機(jī)的基本組成： 在一塊芯片上，集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分。 1) 關(guān)于給水調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)的選擇，一般都是從安全角度考慮的。為了把液位控制平穩(wěn)，在雙沖量液位調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上引入了給水流量信號(hào)，由液位、蒸汽流量和給水流量就構(gòu)成了三沖量液位控制系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)里，汽包液位是被控變量，是主沖量信號(hào)，蒸汽流河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 量、給水量是兩個(gè)輔助沖量信號(hào)。圖 5 為雙沖量控制系統(tǒng)方框圖 雙沖量控制系統(tǒng)有兩個(gè)缺點(diǎn)： 1) 調(diào)節(jié)閥的工作特性不一定完全是線性，這樣要做到靜態(tài)補(bǔ)償就比較困難； 2) 對(duì)于給水系統(tǒng)的擾動(dòng)不能直接補(bǔ)償。這給控制帶來很大困難，在 設(shè)計(jì)控制方案時(shí)，必須有效克服“虛假水位”的影響。這樣引起汽包水位變化的主要擾動(dòng)是蒸汽流量的變化和給水量的變化。 爐水 對(duì)流 受熱面 導(dǎo)熱 對(duì)流 煙氣 B 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 D 圖中表示水循環(huán)回路由上下兩個(gè)筒和兩組管束組成。在工業(yè)鍋爐中稱鍋爐為將燃料放出的熱量傳給水產(chǎn)生蒸汽或熱水的設(shè)備。摘 要 本設(shè)計(jì)對(duì)鍋爐液位的控制方案進(jìn)行了簡(jiǎn)單地介紹，并對(duì)其設(shè)計(jì)方案存在的問題進(jìn)行分析。燃料在爐內(nèi)燃燒使化學(xué)能變成熱能，熱能通過復(fù)雜的傳熱過程傳遞給盛于鍋內(nèi)的工質(zhì)。鍋爐的水循環(huán)有自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)兩種。對(duì)于汽包壓力的變化往往是由于蒸汽負(fù)荷變化引 起的，因此，壓力的變化可歸到蒸汽負(fù)荷中去，所以壓力變化對(duì)汽包水位的影響可略去不計(jì)?！疤摷偎弧碑a(chǎn)生的主要原因是蒸汽流量增加，汽包內(nèi)的氣壓下降，爐水沸點(diǎn)降低，使?fàn)t管和汽包混合物中的汽容積增加，體積 膨大，引起汽包水位上升。初始偏差設(shè)置的目的是：正常負(fù)荷下，調(diào)節(jié)器和加法器的輸出都能有一個(gè)比較適中河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 的數(shù)值，最好在正常負(fù)荷下初始偏差與前饋（蒸汽流量 FTs）SSP? 項(xiàng)恰好抵消。 當(dāng)給水壓力經(jīng)常有波動(dòng)，給水調(diào)節(jié)閥前后壓差不易保持正常時(shí)，不宜采用雙沖量控制；另外在大型鍋爐的控制中，鍋爐容易越大，壓力越來越高，汽包的相對(duì)容水量就越小，允許波動(dòng)的儲(chǔ)水量就更少。將托盤液面高于正取壓端口做負(fù)遷移，則差壓變送器量程所對(duì)應(yīng)的平衡管正壓端水柱壓力的變化就能真實(shí)反映汽包液位的變化。為了敘述方便，今后如不作說明，則常用 8051 代表 51 系列單片機(jī)。它是一個(gè)功能很強(qiáng)的單片微型計(jì)算機(jī)，但由于 8051 片內(nèi)為掩膜ROM，內(nèi)部程序不能改寫，不便于實(shí)驗(yàn)和開發(fā)。 PSW：程序狀態(tài)字寄存器， 8 位，用于指示指令執(zhí)行后的狀態(tài)信息，相當(dāng)于一般微處理器的標(biāo)志寄存器。 1. 程序存儲(chǔ)器 （ ROM） 8051 及 8751 的片內(nèi)承襲存儲(chǔ)器容量為 4KB，地址從0000H開始，用于存放程序和表格常數(shù)。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。 要檢查一個(gè) 8051/8031 小系統(tǒng)上電后 CPU 能否正常到EPROM/ROM 中讀取指令碼，也可用示波器看 ________PSEN 端有無脈沖輸出。 P3口的每一位能驅(qū)動(dòng)（灌入或輸出電流） 4 個(gè) LS型 TTL負(fù)載。 ____RD ： 9 腳。功能分別是 AINTR— A 口中斷申請(qǐng)線， ABF— A 口緩沖器滿，ASTB— A 口選通， BINTR— B 口申請(qǐng)中斷線， BBF— B 口緩沖器滿， BSTB— B 口選通。只要在 __DR 端加上低電平，輸出端 Ov便立即被置成低電平，不受其他輸入端狀態(tài)的影響。整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖 13所示。 ? 8155 作 8051 外擴(kuò) I/O 口使用介紹： 8155 作擴(kuò)展 I/O口使用時(shí)， IO/__M 引腳必須置高電平。當(dāng)外設(shè)接收并處理完數(shù)據(jù)后，發(fā)出 _____STB 負(fù)脈沖；在 _____STB 變高之后使 INTR有效， 開始申請(qǐng)中斷，即要求 CPU 發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)； CPU命令 引腳 ALT1 （方式1） ALT2 （方式 2） ALT3 （方式 3） ALT4 （方式 4） PC0 輸入線 輸出線 A INTR（ A 口中斷） A INTR（ A 口中斷） PC1 輸入線 輸出線 A BF（ A 口緩沖器滿） A BF（ A 口緩沖器滿） PC2 輸入線 輸出線 A STB（ A 口選通） A STB（ A 口選通） PC3 輸入線 輸出線 輸出線 B INTR（ B 口中斷） PC4 輸入線 輸出線 輸出線 B BF（ B 口緩沖器滿） PC5 輸入線 輸出線 輸 出線 B STB（ B 口選通） 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 在中斷服務(wù)中把數(shù)據(jù)寫到 8155，并使 BF 變高，以通知外設(shè)可以開始接收和處理數(shù)據(jù)；外設(shè)處理完數(shù)據(jù)后，再以 _____STB 信號(hào)來應(yīng)答。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。 7 4L 0 8RB4 7KS P E A K E RC20 . 01 uFC35 0u FT R I G2Q3R4C V o l t5T H R6D I S7VCC8GND15 55RA1KC10 . 1u FV C CP 1. 0 圖 18 1. 器件選擇 本設(shè)計(jì)主要運(yùn)用到了 D/A轉(zhuǎn)換器 DAC0832 和 8155（作I/O使用， 介紹如鍵盤顯示模塊所說）。一般在單極性輸出時(shí)， 2OUTI 接地；在雙極性輸出時(shí)接運(yùn)放。 設(shè)計(jì) 1. 器件選擇 在此設(shè)計(jì)中主要用到了 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，根據(jù)多諧振蕩器的波形的振蕩情況通過揚(yáng)聲器把告警河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 信號(hào)傳出來。由于單片機(jī)的 I/O 口有限，系統(tǒng)擴(kuò)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 展一片 8155 并行 I/O 口， C 口用來控制選通相應(yīng)的模擬量輸入通道和 A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)， B 口與其 8 位數(shù)字量輸出端口相連， A 口留作與 D/A轉(zhuǎn)換器的 8 位數(shù)字量輸入引腳相連。因此，河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 在輸入和輸出操作時(shí)，聯(lián)絡(luò)信號(hào)的意義和作用有所不同。最高允許值為 640KHZ。amp。 1Iv 是比較器 C1的輸入端（也稱閾值端，用 TH標(biāo)注）， 2Iv 是比較器 C2的輸入端（也稱觸發(fā)端，用 __TR 標(biāo)注）。功能：這 8 條引腳為 8 位通用I/O接口，輸入 /輸出的流向可由程序控制。該地址由 IO/M 輸入信號(hào)的極性決定是存儲(chǔ)器 區(qū)域還是 I/O 區(qū)域。 P2口（ ～ ， 21～ 28 腳）： P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O端口。在訪問片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 2. 時(shí)鐘電路引腳 XTAL1和 XTAL2 XTAL2（ 18腳）：接外部 晶體和微調(diào)電容的一端；在 8051片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。 振蕩器及定時(shí)電路： 8051 單片機(jī)內(nèi)有振蕩電路，只需外接石英晶體和頻率微調(diào)電容（ 2 個(gè) 30PF 左右），其頻率范圍為 ～ 12MHZ。 ACC：累加器 ACC經(jīng)常作為一個(gè)運(yùn)算數(shù)經(jīng)暫存器 2 進(jìn)入ALU的輸入端，與另一個(gè)來自暫存器 1 的運(yùn)算數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果又送回 ACC。 10) 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。它們的顯示儀表的量程應(yīng)選擇的相同，其范圍應(yīng)比額定蒸汽負(fù)荷大一些，以保證鍋爐在額定負(fù)荷下的給水流量有波動(dòng)的余地。主調(diào)節(jié)器采用 PID控制算法，副調(diào)節(jié)器采用 P 控制算法。該控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：引入的蒸汽流量前饋信號(hào)可以消除“虛假液位”對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響，當(dāng)蒸汽流量變化時(shí)，就有一個(gè)給水量與蒸汽量向同方向變化的信號(hào)，可以減小或抵消由于“虛假液位”引起的給水量與蒸汽量反方向變化的誤動(dòng)作，使調(diào)節(jié)閥從一開始就向正確的方向移動(dòng)。加法器的輸出 = SC PSP ??? +初始偏差。給水的過冷度越大，純延遲時(shí)間也越大。當(dāng)給水流量等于蒸汽流量時(shí)，汽包水位就恒定不變。管壁把熱量傳給爐水后，在管壁上會(huì)形成小的氣泡。three variales 目 錄 ： ................................. 1 ................ 1 鍋爐的傳熱過程原理 ..................... 1 鍋爐的水循環(huán)過程原理 .................... 3 ..................... 5 ................. 5 給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性 ................ 6 汽包水位在蒸汽擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性 ........... 7 ................. 9 單沖量控制系統(tǒng) ......................... 9 雙沖量控制系統(tǒng) ........................ 10 三沖量控制系統(tǒng) ........................ 11 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 三沖量控制方案 I前饋（蒸汽流量）加反饋（液位、給水流量）控制方案 .................... 11 II蒸汽流量前饋 給水流量串級(jí)控制系統(tǒng) ............................. 12 幾種控制方案的比較 .................... 13 工程中需要注意的問題 ................... 15 關(guān)于汽包液位測(cè)量的問題 .............. 15 給水閥的選擇問題 .................... 16 給水流量和蒸汽流量的選擇 ............ 16 ............................... 17 硬件實(shí)現(xiàn) ............................. 17 輸入模塊設(shè)計(jì) ........................ 32 鍵盤 /顯示模塊設(shè)計(jì) ................... 36 報(bào)警模塊設(shè)計(jì) ........................ 38 輸出模塊設(shè)計(jì) ........................ 39 軟件設(shè)計(jì) ............................. 42 .................................. 42 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 ................................ 46 ................................ 47 .............................. 48 ： 汽包液位是工業(yè)蒸汽鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要指標(biāo)，液位過高，會(huì)使蒸汽帶水過多，汽水分離差，使后續(xù)的過熱器管壁結(jié)垢，傳熱效率下降，過熱蒸汽溫度下降，嚴(yán)重時(shí)將引起蒸汽品質(zhì)下降，影響生產(chǎn)和安全；水位過低又將破壞部分水冷壁的水循環(huán)， 引起水冷壁局部過熱而損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生鍋爐爆炸。 關(guān)鍵詞 ：汽包水位；串級(jí)三沖量控制；單片機(jī)；汽包水位；動(dòng)態(tài)特性；控制方案；單沖量 ；雙沖量；三沖量 Abstract The methods of the boiler liquid level were introduced simplely in the paper and exsiting questions of the methods in the designing were anylied. Improving methods’ feature was descriped and faulse liquid level’ s effection was eliminated. The paper introduced the dynamic characteristics of the level of boiler bubble. The characteristics of automatic control schemes with one variable or two variables or three variables were discussed,as well as some problems concerned in engineering. The automatic control scheme of boiler bubble with three variables was rem