【正文】 ...................................17 Measuring the transfer function of the part .............................................18 The transfer function of the actuator .......................................................19 Instrument selection and determination of coefficient ....................................19 The calculation of transmitter conversion coefficient .............................19 The calculation of water regulating conversion coefficient .....................20 The calculation of transmitter conversion coefficient .............................20IVChapter 3 Hardware circuit design .......................................................................21 A/D conversion circuit ....................................................................................22 I/V transform circuit .......................................................................................23 D/A conversion circuit ....................................................................................24 The summary of DAC0832 .....................................................................25 AT89C51 and DAC0832 interface circuit design ...................................26 V/I conversion circuit .....................................................................................27 AT89C51 interface circuit of LCD .................................................................28 Sound and light alarm circuit ..........................................................................29 The minimum system of AT89C51 ................................................................30 Reset circuit .............................................................................................31 Clock circuit ............................................................................................32 Power supply circuit ................................................................................33 Upper machine munication with AT89C51 .............................................34Chapter 4 Software design .....................................................................................36 Program design ...............................................................................................36 The system main program flow chart ......................................................36 The initial system, antifuzzy process .....................................................37 A/D conversion detection subroutine ......................................................38 Increment type PID control calculate way ..............................................42 D/A conversion control subroutine .........................................................46 Alarm subroutine flow chart ....................................................................46Chapter 5 the PID parameter setting and the simulation ...................................48 The PID controller parameter setting .............................................................48 System simulation analysis..............................................................................51Introduction .............................................................................................................54Acknowledgements .................................................................................................55VReferences ................................................................................................................56Appendix 1 ...............................................................................................................................58Appendix 2 ............................................................................................................................59 1第 1 章 緒論隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和自動(dòng)化水平的不斷提高，在各種應(yīng)用領(lǐng)用中都大量采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。特別是單片機(jī)控制系統(tǒng)，作為嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)主流發(fā)展方向，在功能、可靠性、實(shí)時(shí)性和控制算法等方面得到了快速發(fā)展。做好節(jié)能減排工作，是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的重案措施，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇。隨著能源供應(yīng)的緊張，為了更好更充分地利用資源和減少能源浪費(fèi)，一些企業(yè)不斷提高“節(jié)能增效、降耗增產(chǎn)”的意識(shí)。同時(shí)各個(gè)鍋爐廠家對(duì)余熱鍋爐的開發(fā)力度和深度也逐漸加大，不斷開發(fā)出高性能的產(chǎn)品來(lái)占領(lǐng)和擴(kuò)大市場(chǎng)份額。 “余熱”是在工業(yè)生產(chǎn)中未被充分利用就排放掉的熱量，它屬于二次能源，是一次能源和可燃物料轉(zhuǎn)換后的產(chǎn)物。由于“余熱”種類的多樣性使得余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)形式各式各樣，不盡相同。其中高溫?zé)煔庥酂徨仩t是最常見的一種余熱鍋爐。其中，汽包水位就是影響鍋爐安全運(yùn)行的一個(gè)很重要的監(jiān)控參數(shù)，它間接地體現(xiàn)了鍋爐負(fù)荷和給水之間的平衡關(guān)系。維持汽包水位在給定范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運(yùn)行的必要條件，也是鍋爐正常運(yùn)行的主要指標(biāo)之一。如以此過(guò)熱蒸汽被用戶用來(lái)帶動(dòng)汽輪機(jī)，則將因蒸汽帶液損壞汽輪機(jī)的葉片，造成運(yùn)行的安全事故。所以，必須對(duì)汽包水位進(jìn)行嚴(yán)格的控制。隨著電子產(chǎn)品的降價(jià)及自動(dòng)化生產(chǎn)線工藝控制連續(xù)穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)的凸現(xiàn)，越來(lái)越多的企業(yè)準(zhǔn)備將自己的核心生產(chǎn)線改成全自動(dòng)化生產(chǎn)線或者對(duì)個(gè)別關(guān)鍵工藝參數(shù)采用自動(dòng)控制。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在做汽包水位自動(dòng)控制系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)公司很多，但由于能夠集工藝要求、自動(dòng)化技術(shù)和電氣技術(shù)三者于一體的設(shè)計(jì)不多，所以人們清楚地認(rèn)識(shí)到自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中的重要地位和作用。從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性兩個(gè)方面考慮，本設(shè)計(jì)將通過(guò)單片機(jī)對(duì)鍋爐汽包水位進(jìn)行控制。其特點(diǎn)是：控制功能通過(guò)內(nèi)部的控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，人們只需改變這些程序，就可以改變鍋爐設(shè)備的控制功能，以適應(yīng)新的控制要求而不需要改動(dòng)硬件系統(tǒng)。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)用到的一個(gè)很重要的課題。前敘的各種汽包水位控制策略各有優(yōu)缺點(diǎn)，引入汽包水位噪聲的因素，并基于這些控制策略開發(fā)新的控制策略將是項(xiàng)很有意義的工作，也是可行的 [1]。4第 2 章 余熱鍋爐汽包水位的設(shè)計(jì)余熱鍋爐是一個(gè)復(fù)雜的控制對(duì)象，它是一個(gè)多輸入多輸出且相互關(guān)聯(lián)的控制對(duì)象。本章主要介紹余熱鍋爐汽包水位的總體設(shè)計(jì)。汽包水位過(guò)高，汽包空間縮小，會(huì)引起蒸汽中的水分增加，蒸汽品質(zhì)惡化；容易造成過(guò)熱器管內(nèi)積鹽垢，管子過(guò)熱損壞；汽包嚴(yán)重滿水時(shí)，會(huì)造成蒸汽大量帶水，引起蒸汽管道和汽輪機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的水沖擊，甚至打壞汽輪機(jī)葉片。所以，鍋爐運(yùn)行中，對(duì)水位監(jiān)視不嚴(yán)，操作不當(dāng)，都會(huì)造成巨大的損失。如果給水中斷而繼續(xù)運(yùn)行，則在 10～30s 內(nèi)，汽包水位計(jì)中的水位就會(huì)消失或降到危險(xiǎn)水位。一般汽包正常波動(dòng)范圍為土 50mm。余熱鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)以汽包水位 作為被控量，以給水調(diào)節(jié)閥作h為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)改變給水量，以達(dá)到保持汽包水位在允許范圍內(nèi)的目的。給水流量和蒸汽流量的階躍變化是引起水位變化的主要因素。鍋爐汽包水位不僅受到給水量和蒸汽流量之間的平衡關(guān)系的影響，還受到水循環(huán)管路內(nèi)汽水混合物中汽水體積的變化的影響。水面下氣泡的體積還與鍋爐負(fù)荷即蒸汽壓力有關(guān)。燃料量對(duì)水位的影響有較大的容量滯后性和傳輸滯后性，變v化相當(dāng)緩慢，可忽略不計(jì)；蒸汽負(fù)荷變化往往引起汽包壓力的變化，所以壓力變化可歸類到蒸汽負(fù)荷中去，因此壓力變化對(duì)汽包水位的影響可忽略不計(jì)。maxuD??maxuW通過(guò)鍋爐汽包水位的動(dòng)態(tài)微分方程，我們可以得到：影響汽包水位的主要因素是蒸汽流量和給水流量的擾動(dòng)。1TKW?? htsm從式（25 ）可看出，汽包水位在給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性，是由慣性環(huán)節(jié)和一個(gè)積分環(huán)節(jié)組成。如果把汽包和給水看作單容量無(wú)自衡對(duì)象，水位階躍響應(yīng)曲線將如圖 22 中的 H1 線。當(dāng)水位下汽包容積的變化過(guò)稱逐漸平衡時(shí)，水位則因汽包中儲(chǔ)水量的增加而上升。所以圖中 H 線是水位的實(shí)際變化曲線。 在蒸汽流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性如果給水流量保持不變，蒸汽流量發(fā)生階躍變化時(shí)，根據(jù)式（21） ，此時(shí)汽包水位的動(dòng)態(tài)特性微分方程可表示為： ??????????DDuKdtTthdtT121 （26）8對(duì)式（26 ）進(jìn)行拉氏變換，可得： （27）??????sUKsTsHsTDD????121蒸汽擾動(dòng)下汽包水位調(diào)節(jié)對(duì)象的傳遞函數(shù)可由式（27）變化得到： （28）???12ssUGD式（28 ）可等效為兩個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)的和: （29）????nfDsTKsH12???式（29 ）中： 122K1TDf?汽包水位在蒸汽流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，即干擾通道的動(dòng)態(tài)特性。但實(shí)際情況并非如此，由于蒸汽用量突然增加，瞬間必導(dǎo)致汽包壓力的下降。而實(shí)際顯示的水位