【正文】 狗(WDT)簡單介紹單片機(jī)后，再來進(jìn)行單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這樣有利于明確單片機(jī)的工作原理。(6) 可同時(shí)使用的2組高速異步串行通信端口，管腳數(shù)可達(dá)5組，相互之間有規(guī)則的切換，串口切換隨意：串口1(RxD/, TxD/)可以切換到(RxD_2/, TxD_2/),還可以切換到(RxD_3/, TxD_3/）；串口2(RxD2/, TxD2/)可以切換到(RxD2_2/, TxD2_2/)。(4) EEPROM容量大，擦寫次數(shù)10萬次以上。(2) 8K/16K/24K/32K/40K/48K/56K/60K/61K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器。適合更加惡劣環(huán)境使用，與傳統(tǒng)單片機(jī)相比，內(nèi)核更加快速，速度得到大幅度提高。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，選用宏晶科技STC15系列的單片機(jī)。4 單片機(jī)選型設(shè)計(jì)單片機(jī)是科技飛速發(fā)展的產(chǎn)物，它是一種集成度很高的芯片，集快速處理元件、存儲(chǔ)元件、很多種數(shù)據(jù)傳輸接口和多種功能于一體。主要硬件設(shè)備清單如下： 主要硬件設(shè)備清單設(shè)備名稱型號(hào)額定電壓額定電流額定功率數(shù)量水位傳感器CN213型24DCV3流量傳感器LUGB240304YD2N型24DCV3三相電機(jī)YJTG315S4380VAC61A100Kw2變頻器RA740110KwCHT380VAC216A1熔斷器SSOC(NCF)3型200A3功率三極管I3DD8 型2接觸器NCK525/2~40/2型380VAC5溫度傳感器P100熱電阻5壓力傳感器VPRFVNF5本章闡述了利用Visual Basic ，包括系統(tǒng)各設(shè)備設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)及流程。VPRF2系列傳感器能夠測(cè)量1Mpa20Mpa的壓力范圍，可調(diào)節(jié)電壓信號(hào)05v，用于測(cè)量蒸汽壓力和汽包壓力。本設(shè)計(jì)選用的溫度傳感器為帶PT100熱電阻的溫度變送器，這種傳感器常用于高溫測(cè)量，例如測(cè)量蒸汽溫度，可以輸出420ma的模擬量信號(hào)，能夠滿足給水溫度、省煤器溫度、主蒸汽溫度的測(cè)量。上圖控制線路中，當(dāng)PLC數(shù)字量以高電平輸出時(shí)導(dǎo)通，接觸器閉合，否則，三級(jí)管處于截止?fàn)顟B(tài)，接觸器斷開。因此選用型號(hào)為SSOC(NCF)3的10Kv切負(fù)荷熔斷器，自主設(shè)置電流200A。所以為了能夠保證系統(tǒng)在非正常情況下的過流現(xiàn)象，采取熔斷保護(hù)，即選用熔斷器。其工作電流計(jì)算如下： （）NCK525/2~40/2接觸器主要用于400V交流電壓，40A交流電流的電路中，作為通、斷電路之用，選用五套此型號(hào)接觸器同時(shí)工作能夠滿足一臺(tái)380V三相交流電機(jī)的工作要求?？梢则?qū)動(dòng)50HZ、100Kw的電機(jī)，給出合適的輸入，就可以作出相應(yīng)輸出并能夠間接的控制其輸出頻率，過載能力完全可以滿足電機(jī)功率要求，而且此型號(hào)變頻器在節(jié)能方面帶有獨(dú)特的節(jié)能設(shè)計(jì)，最佳勵(lì)磁控制和節(jié)能監(jiān)視功能，有效的節(jié)省能源，內(nèi)置的串行通訊口，符合設(shè)計(jì)要求。變頻器是不可或缺的裝置，選用恰當(dāng)?shù)淖冾l器是電機(jī)能否正常工作給汽包供水的關(guān)鍵，從上一節(jié)電機(jī)選型可知額定功率大約在100Kw,由具體分析可知電機(jī)在某種工況時(shí)其能夠保持與50Hz三相交流電下工作時(shí)電流基本一致。以鍋爐參數(shù)為準(zhǔn)，計(jì)算電機(jī)功率如下： ()經(jīng)計(jì)算可知應(yīng)該選用略高于正常工作狀態(tài)下功率的電機(jī)，為了便于選型可以將電機(jī)功率定在100Kw的電機(jī)。由于所選型號(hào)傳感器是汽、液兩相測(cè)量傳感器，所以可以測(cè)量蒸汽流量， m3/h，對(duì)應(yīng)測(cè)量范圍在530m3/h，滿足設(shè)計(jì)要求。10%， 。儀表使用環(huán)境溫度：25～+55℃ 溫度：590% RH50℃內(nèi)螺紋1Cr18Ni9Ti、鋁合金電源DC12V177。為滿足適用于本設(shè)計(jì)鍋爐型號(hào)，選用LUGB240304YD2N 渦街流量傳感器[14]，其功能特點(diǎn)如下：（1） 間接測(cè)量，具有穩(wěn)定的性能，安全可靠性高；（2）可長期使用，對(duì)于維護(hù)要求不高；（3）范圍度寬達(dá)：15：20：1；（4）有很多樣式連接、使用簡單、上手；（5）在規(guī)格雷諾數(shù)內(nèi)，受外界影響小；（6）適配性強(qiáng)。10%外殼保護(hù)等級(jí)IP65顧名思義，流量傳感器是用來測(cè)量給水流量和蒸汽流量的傳感器。%FS過載壓力最大量程的2～5倍溫度補(bǔ)償20～80℃輸出（標(biāo)配）4～20mA(RL≤500Ω)膜片材質(zhì)316l、Hc、Ta接液材料1Cr18Ni9Ti、PVC、PTFE介質(zhì)溫度20～85℃溫度漂移177。CN213系列傳感器采用國外先進(jìn)的技術(shù)水平，微處理電路，擁有多種多樣的形式、材料、型號(hào)，能夠滿足各種形式的液位測(cè)量。因此，本設(shè)計(jì)選用水位傳感器量程應(yīng)在400mm～450mm，又已知汽包水位正常值在300mm177。所以，選擇合理的水位傳感器測(cè)量水位顯得尤為重要。本設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵點(diǎn)就是做好水位穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)測(cè)量，所以，能否準(zhǔn)確快速的測(cè)量水位是我們要完成的任務(wù)。前一節(jié)有說過。為了更加方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)，在“汽包水位”界面還設(shè)有“增加”和“降低”按鈕，能夠回到主控界面，即汽包上水界面來調(diào)節(jié)汽包水位。當(dāng)運(yùn)行人員點(diǎn)擊確定時(shí)，會(huì)自動(dòng)彈出“緊急放水門D”界面窗口，作出合理的調(diào)整，需要說明的是，當(dāng)水位過高時(shí)，“緊急放水門D”會(huì)自動(dòng)打開，當(dāng)水位降至正常值時(shí)又會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。那么對(duì)于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來說，汽包水位不正常需要及時(shí)報(bào)警給運(yùn)行人員，運(yùn)行人員作出緊急的控制調(diào)節(jié)。汽包上水過程就此結(jié)束。針對(duì)這三種不同的閥門響應(yīng)也設(shè)計(jì)出三種不同的彈出窗口。但是要說明的是這三路不是同時(shí)工作，在不同的階段需要用到不同管路。由于去減溫水那路不是本課題所關(guān)心的內(nèi)容，固在這里就不做介紹。那么對(duì)于主給水門的調(diào)節(jié)就應(yīng)當(dāng)需要一個(gè)彈出窗口，對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)開度。系統(tǒng)中包括汽包、省煤器、主給水泵幾大設(shè)備，期間設(shè)有各種調(diào)節(jié)閥、手動(dòng)閥、電動(dòng)門等控制調(diào)節(jié)裝置。形象的將各個(gè)獨(dú)立的控件連接起來，構(gòu)成完整的回路。同樣一些命令按鈕，如“發(fā)送”、“接收”按鈕，都是通過 CommandButton控件來實(shí)現(xiàn)的。 Label和TextBox控件（3）VScrollBar(垂直滾動(dòng)條) VScrollBar控件的作用主要是用來指示汽包水位標(biāo)尺，通過滾動(dòng)條的的位置顯示水位的高低，另外為了增加顯示的準(zhǔn)確性，在水位標(biāo)尺旁設(shè)立文本框，實(shí)時(shí)顯示汽包水位數(shù)值。而TextBox控件可以接收發(fā)送文字信息，非常方便。 省煤器部件 Shape控件屬性設(shè)置值（2） Label（標(biāo)簽）及TextBox（文本框）控件 Label控件的作用主要是用來在窗體中增加文字說明。 控件屬性設(shè)置為2Oval，即橢圓屬性。（1） Shape(圖形)控件 Shape控件用來表示汽包和省煤器。其中，需要用到的控件包括Label(標(biāo)簽)、CommandButton(按鈕)、Shape(圖形)、Line(線)、VScrollBar(垂直滾動(dòng)條)、MSm(通訊)。 AⅡ，即單鍋筒縱置式，額定蒸發(fā)量35t/h,燃燒煤種AⅡ類煤種。（3）打破傳統(tǒng)編程機(jī)制，獨(dú)特的操作編程供使用者使用。這樣會(huì)省去大量繁瑣的代碼編寫，所以選擇VB作為汽包水位監(jiān)測(cè)界面設(shè)計(jì)的編程具有很大的優(yōu)勢(shì)。其基礎(chǔ)的編程語言是Basic，其優(yōu)點(diǎn)在于替代了原本復(fù)雜困難的編程、軟件開發(fā)的工具，使工作變得簡單輕松。利用Visual Basic ，主要包括給水泵、閥門、調(diào)門、省煤器、汽包、連接管路、汽包水位標(biāo)以及各參數(shù)指示。3 汽包水位監(jiān)測(cè)界面設(shè)計(jì)基于第二章控制方案的設(shè)計(jì)，選取汽包上水段過程，進(jìn)行汽包水位控制段界面設(shè)計(jì)以及汽包狀態(tài)監(jiān)測(cè)界面設(shè)計(jì)。[11]本章主要從火電廠汽包水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體出發(fā)，介紹了汽包水位的影響因素有三大類：給水流量擾動(dòng)影響、蒸汽流量擾動(dòng)影響、燃料量擾動(dòng)影響。所以在設(shè)計(jì)汽包給水控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮采用以蒸汽流量D為前饋控制，以改善給水控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。不難看出，汽包水位的這些變化會(huì)收到不同因素的影響，故我們對(duì)于水位的控制會(huì)更加的艱難和繁瑣。但是由于有大量水的存在，熱量會(huì)緩慢傳遞，所以變化相對(duì)于上述兩種情況來說比較緩和。（3）燃料量擾動(dòng)蒸汽流量D發(fā)生變化，有可能是燃料量擾動(dòng)引起的。雖說這兩種情況對(duì)水位的影響都有，但是影響程度不同，對(duì)于大中型鍋爐來說，鍋爐蒸發(fā)量突然猛增的影響更深入一些，因此會(huì)產(chǎn)生“虛假水位”現(xiàn)象。但是鍋爐自身的額定蒸發(fā)強(qiáng)度有限，所以圖中曲線H2最終會(huì)趨于穩(wěn)態(tài)直線，也就是我們所說的慣性循環(huán)狀態(tài)。曲線H1表示汽包水位線性下降，這是因?yàn)檎羝髁康淖兓鸬模羝髁康耐簧?，?duì)于沒有主動(dòng)平衡能力的汽包水位來說就會(huì)有這樣的結(jié)果。 ()：ε1表示飛升速度；τ表示延遲時(shí)間。導(dǎo)致產(chǎn)汽量會(huì)明顯減少，水中的汽泡體積減小，這樣的結(jié)果就會(huì)使水位降低，即圖中曲線H2所示。給水流量的變動(dòng)的特征是有慣性的但是不能自己平衡自己特征。（1）給水?dāng)_動(dòng)的影響給水流量W是調(diào)節(jié)裝置改變的控制對(duì)象，給水?dāng)_動(dòng)是來自控制方面的擾動(dòng)，又稱內(nèi)擾[9]。 給水示意圖[8]表面上看起來，汽包水位動(dòng)態(tài)性質(zhì)和單體水箱差不多，給水量與蒸汽量影響汽包水位的高低。，汽包水位決定于汽包內(nèi)汽、水的量，如果這兩者發(fā)生變化的話，會(huì)直接影響水位變化，那么，能夠使這兩者發(fā)生變化的因素，都會(huì)間接地使水位產(chǎn)生波動(dòng)。水位太高了，會(huì)使汽間的距離縮小，蒸汽帶有大量的水，汽水間的分離效果變差，這樣會(huì)使蒸汽質(zhì)量變壞，過熱管內(nèi)會(huì)積累大量的鹽分，熱阻變大，管子太熱，金屬強(qiáng)度會(huì)降低，所以會(huì)發(fā)生爆管現(xiàn)象；水位變地太低，會(huì)使順循環(huán)不暢通，這樣的話，水冷壁的溫度會(huì)很高，當(dāng)嚴(yán)重的缺水時(shí)，會(huì)使得鍋爐變地干鍋，甚至發(fā)生爆炸，設(shè)備就會(huì)損壞。有很多因子影響其安全運(yùn)行，而汽包水位影響尤為重要。2 火電廠汽包水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總述 鍋爐是大型設(shè)備，在火電廠中要注意安全生產(chǎn)。本章節(jié)對(duì)汽包水位傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的概況、控制元件、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)進(jìn)行了簡要的介紹和分析?？梢暬缑?，直觀的進(jìn)行汽包水位的實(shí)時(shí)監(jiān)控?；赩B設(shè)計(jì)汽包水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，簡單、易操作且能夠?qū)崿F(xiàn)汽包水位實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用考究很實(shí)際，對(duì)于將來的工作和學(xué)習(xí)具有深遠(yuǎn)意義?；痣姀S汽包水位是火電廠鍋爐運(yùn)行很重要的參數(shù)，對(duì)電廠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有很重要的意義。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的容錯(cuò)能力,在處理和解決問題時(shí)不需要對(duì)象的精確模型,FNN通過其結(jié)構(gòu)的可變性,逐步適應(yīng)外部環(huán)境的各種因素的作用。這樣,FNN實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)模糊控制函數(shù)估計(jì)器,它直接將普通模糊控制器中的各種結(jié)構(gòu)化關(guān)系和數(shù)值運(yùn)算關(guān)系融于網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部描述之中。那么,使二者結(jié)合起來,使模糊控制具備學(xué)習(xí)功能,使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備處理模糊信息功能,進(jìn)行判斷和決策,從而得到一種既具有學(xué)習(xí)、聯(lián)想、自適應(yīng)性,又能進(jìn)行模糊思維的新型結(jié)構(gòu),這就是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制(FNN)的基本出發(fā)點(diǎn)。C模糊控制典型模型——模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(FNN)[7] 實(shí)際上模糊控制器是一種“語言控制”,它通過模擬人類智慧進(jìn)行判斷和決策,能較好的處理模糊信息。過多的規(guī)則數(shù)目使得其推理過程較為繁瑣?？刂埔?guī)則—旦確定,在控制過程中就不會(huì)改變。應(yīng)用在汽包水位控制上存在的缺點(diǎn)有:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、整定困難、仍舊存在 誤差。經(jīng)采樣和A/D轉(zhuǎn)換,送入模糊控制器,模糊控制器的輸出控制量經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換,與信號(hào)功率放大器控制給水閥門,從而改變進(jìn)水量,保持水位在允許范圍內(nèi)波動(dòng)。它有如下3個(gè)主要特點(diǎn):(1)用語言變量代替數(shù)學(xué)變量或者兩者結(jié)合應(yīng)用；(2)用模型條件語句來刻劃變量間的函數(shù)關(guān)系；(3)用模糊算法來刻劃復(fù)雜關(guān)系。1973年,L. A. Zadeh 繼續(xù)豐富和發(fā)展了模糊集合論,提出了一種把邏輯規(guī)則的語言表達(dá)轉(zhuǎn)化成相關(guān)控制量的思想,從而為模型控制的形成奠定了理論基礎(chǔ)。此后,模糊數(shù)學(xué)得到迅速發(fā)展,形成了一系列比較完整的基礎(chǔ)理論。 B模糊控制 在鍋爐汽包水位控制中,模糊控制是主要控制策略之一,模糊控制[5]是以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯理論為基礎(chǔ)的一類計(jì)算機(jī)數(shù)字控制方法。雖然PFCPID控制需要確定預(yù)測(cè)模型,但對(duì)模型的精度要求不是很高。給水流量的擾動(dòng)在內(nèi)回路得以迅速消除,而蒸汽流量外擾及系統(tǒng)參數(shù)的變化主要由PFC的強(qiáng)魯棒性來保證；(2)采用PFCPID串級(jí)控制策略的水位系統(tǒng),與傳統(tǒng) PIDPID 串級(jí)控制相比,在參數(shù)整定上要簡單得多,相對(duì)于以往的模型預(yù)測(cè)控制,主要只有兩個(gè)參數(shù)需要整定:參考軌跡時(shí)間常數(shù)一般取為主通道對(duì)象模型時(shí)間常數(shù)的1/10，1/5即可。與常規(guī)PIDPID串級(jí)控制的不同之處在于,。PFC應(yīng)用到鍋爐汽包水位控制系統(tǒng),并考慮負(fù)荷變化對(duì)汽包水位的影響,將蒸汽流量信號(hào)引入到PFC的預(yù)測(cè)模型中,用具有對(duì)負(fù)荷變化前饋補(bǔ)償?shù)钠幌到y(tǒng)預(yù)測(cè)函數(shù)控制策略。A 預(yù)測(cè)函數(shù)控制 預(yù)測(cè)函數(shù)控制[3]由Richalet和Kuntze等人提出,并成功地應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的快速高精度控制。給水總管閥全開,然后將減溫水閥與進(jìn)省煤器的閥分離開來控制,由控制算法和軟件來消除聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)所帶來的不便。其控 制系統(tǒng)方框圖如圖 所示。 B 選用進(jìn)省煤器閥作為汽包水位控制閥門選用進(jìn)省煤器閥作為汽包水位控制閥門對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說,系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立,控制思路也相對(duì)清晰。缺點(diǎn)有:(1) 在整定參數(shù)時(shí)的步驟較多。(2)對(duì)信號(hào)的靜態(tài)配合要求沒有那么嚴(yán)格 ,主 調(diào)節(jié)器能自動(dòng)校正信號(hào)配合不準(zhǔn)所引起的誤差。引入蒸汽流量 前饋信號(hào)可以消除“虛假水位”現(xiàn)象對(duì)自動(dòng)控制的不良影響,引入給水流量串級(jí)信號(hào)可以消除給水側(cè)壓力擾動(dòng)對(duì)自動(dòng)控制的不良影響。A選用總給水閥門作為汽包水位控制閥門選用總給水閥門作為汽包水位控制閥門對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說,方案成熟,是典型的串級(jí)三沖量控制設(shè)計(jì),在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中最為廣泛。經(jīng)典汽包水位控制策略包括單沖量、雙沖量和三沖量控制,由于單沖量、 雙沖量及單級(jí)三沖量控制策略比較簡單,并且難以適應(yīng)現(xiàn)代各種復(fù)