【正文】 爐的控制中，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制方法，并獲得良好的控制效果。工業(yè)控制也越來越多的采用計算機控制，在這里我們采用51系列單片機來做控制器。主要是控制水的溫度，保證恒溫供水。加上目前人們的環(huán)保意識的提高，電熱鍋爐越來越受人們的重視，在工業(yè)生產(chǎn)和民用生活用水中應用越來越普及。本課題主要研究鍋爐溫度的過程控制。(6) 可采用計算機監(jiān)控，完全實現(xiàn)自動化。(5) 啟動、停止速度快，運行負荷調節(jié)范圍大，調節(jié)速度快，操作簡單。不需要布管路，沒有燃燒室、煙道，不會出現(xiàn)燃煤、燃油、燃氣的泄漏和爆炸危險。加熱元件直接與水接觸，能量轉換效率很高，可達95%以上。不會排放出有害氣體、飛塵、灰渣，完全符合環(huán)保方面的要求。自70年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是在微電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展以及自動控制理論和設計方法發(fā)展的推動下，國內外溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展迅速，并在智能化，自適應、參數(shù)整定等方面，以日本、美國、德國、瑞典等國技術領先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀表，并在各行廣泛應用。第1章 緒 論根據(jù)國內實際情況和環(huán)保問題的考慮和要求，燃燒鍋爐由于污染并效率不高，已經(jīng)逐漸被淘汰；燃油和燃氣鍋爐也存在著燃料供應不方便和安全性等問題。因些在人口密集的居民區(qū)、旅館、醫(yī)院和學校，電加熱鍋爐完全替代燃煤、燃油、燃氣鍋爐。電加熱鍋爐采用全新加熱方式，它具有許多優(yōu)點，使其比其他形式的鍋爐更具有吸引力：(1) 無污染。(2) 能量轉化效率高。(3) 鍋爐本體結構簡單，安全性好。(4) 結構簡單、體積小、重量輕，占地面積小。由于加熱元件工作由外部電氣開關控制，所以啟停速度快。其溫度的控制都能通過微控制芯片完成，使鍋爐的運行完全實現(xiàn)自動化，最大程度地將控制器應用于傳統(tǒng)的鍋爐行業(yè)。新型鍋爐是機電一體化的產(chǎn)品，可將電能直接轉化成熱能，具有效率高，體積小，無污染，運行安全可靠，供熱穩(wěn)定，自動化程度高的優(yōu)點，是理想的節(jié)能環(huán)保的供暖設備。電熱鍋爐目前主要用于供暖和提供生活用水?！　‰S著計算機和信息技術的高速發(fā)展，單片機廣泛的應用于工業(yè)控制中。由于電加熱鍋爐是一個具有非線性、大滯后、大慣性、時變性、升溫單向性等特點的控制對象，很難用數(shù)學方法建立精確的數(shù)學模型，因此用傳統(tǒng)的控制理論和方法很難達到很好的控制效果。 根據(jù)偏差的比例（P）、積分（I）、微分（D）、進行控制（PID控制），是控制系統(tǒng)中應用最為廣泛的一種控制規(guī)律。當被控對象的結構和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統(tǒng)控制器的結構和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。通過這個課題能鍛煉我的能力，給我提供了一個理論和實踐相結合的機會。同時，由于學過的知識有限，讓我認識到了自己的不足，為以后有針對性地提高有了一個明確的方向，同時也鍛煉和提高我們的自學能力，為提高我們以后的自身競爭能力打下基礎。具體指標要求如下： 用單片機作為控制器，采用模塊設計方法，對系統(tǒng)硬件、軟件進行詳細的設計 鍋爐溫度控制在0100℃左右。 顯示電路用于顯示用戶設定的溫度、上限溫度、下限溫度和當前溫度值等，精確到小數(shù)點后一位。 加熱執(zhí)行機構的設計。前端采集系統(tǒng)由機械開關、溫度傳感器組成，其任務是完成洗碗機各個測量量的測量，并且向控制機傳送測量數(shù)據(jù)，當數(shù)據(jù)值超過限定范圍時進行相應的操作。用戶可通過控制機上的鍵盤設置相應的操作，控制系統(tǒng)將根據(jù)設置運行相應程序。第2章 系統(tǒng)設計方案及論證： 說明了兩種不同的設計方案并對兩種方案的優(yōu)缺點 進行了對比，從而選出了最佳控制方案。第4章 系統(tǒng)軟件設計： 詳細介紹了系統(tǒng)中軟件設計。第2章 系統(tǒng)設計方案與論證實現(xiàn)本系統(tǒng)設計要求的方案有多種：(1)用PLC為控制器，熱電阻/熱電偶作為測溫器件，實現(xiàn)閉環(huán)控制。每一種方案都有其各自的優(yōu)點。 系統(tǒng)設計方案方案一：以PLC為控制器此方案用PLC作為主要控制器的核心，利用熱電偶作為測溫器件，然后通過一個變送器將溫度轉換成電壓信號，送入到A/D轉換器進行模擬到數(shù)字量的轉換，轉換結轉送入PLC，由PLC根據(jù)給定值與測量值的大小作比較得到一個偏差，再由D/A將偏差數(shù)字量轉換成模擬量來調節(jié)加熱絲的工作時間或者通過調節(jié)不同電壓來調節(jié)加熱絲的加熱功率，最終達到鍋爐恒溫控制的目的。利用熱電阻PT100作為溫度傳感器件，然后通過運算放大器OP07構建差分放大器將溫度信號轉換成ADC0809模擬通道的輸入的05V標準信號，再由ADC0809將模擬信號轉換成八位數(shù)字信號，傳送給單片機P0口，單片機將實時溫度和設置參數(shù)通過數(shù)碼管顯示出來，同時通過鍵盤輸入設定溫度，單片機將設定溫度同ADC0809傳送過來的數(shù)據(jù)進行比較運算，利用PID運算，作出相應的判斷，從而控制鍋爐的加熱絲在一個固定周期中通電加熱時間的長短來達到恒溫控制的目的。從組成結構來比較，以PLC為控制器的方案安裝接線比較繁瑣，而實際顯示需要單獨的顯示屏，調節(jié)溫度時不太方便，若要改變給定值，需要添加專門的輸入模塊或者需要重新下載控制程序。從成本上來看?？紤]到用戶的心里接受傾向，51單片機控制系統(tǒng)更有市場推廣價值?；谏鲜鲈?，最終確定采用方案二。如圖3系統(tǒng)供電電源電路原理圖所示：此電路采用“降壓224。濾波224。濾波”的線形電源模式。圖3 系統(tǒng)供電電源電路原理圖由于78M系列三端集成穩(wěn)壓器內部有過熱、過流保護電路，外圍元件少，性能優(yōu)良，體積小、價格低，所以在很多電路中廣泛應用。為了使穩(wěn)壓器能在比較大的電壓范圍內正常工作，在基準電壓形成和誤差放大部分設置了恒流源電路，啟動電路的作用就是為恒流源建立工作點。雖然三端穩(wěn)壓器有很多優(yōu)點，但因目前功率集成技術水平的限制。使用三端集成穩(wěn)壓器時一定要注意：輸入電壓與輸出電壓差不能過大，一般選擇在6～10V為宜，壓差過小，輸出電壓紋波大，起不到穩(wěn)壓作用，壓差過大，穩(wěn)壓器本身消耗的功率就隨之增大，容易損害穩(wěn)壓器。電路中兩個二極管IN4007是：防止系統(tǒng)不穩(wěn)定時，輸出電壓高于輸入電壓，從而導致三端集成穩(wěn)壓器被燒毀，起到保護作用。電路中的壓敏電阻VDR是防雷、抑制過電壓作用，保護電路免受過電壓的損害。單片機最小系統(tǒng)指的是由最基本的電路元件組成的，外接部分簡單的電路就能夠獨圖4單片機最小系統(tǒng)原理圖立成一定的工作任務的單片機系統(tǒng)。如圖4單片機最小系統(tǒng)原理圖所示，其中的晶振時鐘電路用來產(chǎn)生時鐘信號，以提供單片機片內各種數(shù)字邏輯電路工作的時間基準。 主控單片機AT89S51芯片介紹AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。 (2) 管腳說明　　VCC：供電電壓。 　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 圖5