《过程控制系统》课程设计智能化压力控制系统设计
院别
专业名称
班级学号
学生姓名
指导教师
2014.7.8-2014.7.19
一、前言
在科技飞速发展的今天，智能化已经成为这个时代的主旋律，大到工业生产，小到手机、家具。其中，压力是不可或缺的一个重要参数。为实现锅炉气压的准确地自动检测与控制，我们基于51单片机，设计了气压自动控制系统。它通过实时采集气压传感器电压进行PID 运算，输出PWM，从而控制固态继电器对锅炉进行加热，使锅炉气压快速准确的达到设定值。与其它同类系统相比，本系统具有经济、方便等特点，适合小型控制。
关键词：锅炉气压、51单片机、自动控制、PID
二、任务书
1、系统构成：
系统主要由压力传感器，单片机控制系统、对象、执行器（查找资料自行选择）等组成。压力传感器、控制器、对象、执行器可查找资料自行选择，控制器选择单片机为控制器。单片机型号自选。
2、写出压力测量与控制过程，绘制压力控制系统组成框图。
3、（1）系统硬件电路设计自选。
（2）编制压力测量控制程序：软件采用模块化程序结构设计，由压力采集程序、压力校准程序、压力控制程序等部分组成。
三、选型
1、传感器：HL-DQ1气压传感器
HL-DQ1气压传感器采用进口高精度压力芯片，测量精度高、稳定性好。精密信号处理电路可根据用户的不同需求将大气压力转换为电压或电流等其它输出信号。具有体积小巧，性能可靠，精度高，负载能力强，传输距离长，抗干扰能力强等特点。可广泛用于气象、海洋、环境、机场、港口、实验室、工农业及交通等领域。
产品特点：连接简便、体积小巧、性价比高，专业级大气压力应用范围各类自动气象站的大气压力专业测量
测量范围：500～1060hPa
输出：频率/电压/智能
分辨率：0.1hPa
2、控制器：51单片机
外接串行AD转化芯片ADC0832将传感器电压转换成数字量，通过1602显示屏显示实时数据，
使用定时器模拟一路PWM 控制执行器。 3、被控对象：普通锅炉 4、执行器：固态继电器
四、主体设计
1、系统框图
给定值 气压
说明：本系统根据单闭环自动控制系统的特点，以89C51单片机作为调节器，通过对传感器输出的电压信号进行AD 转换，与给定值进行作差比较，单片机程序中进行相应的PID 运算，在1602显示屏上显示采集到的电压值，转化后的气压值，输出相应占空比的PWM 信号控制固态继电器加热，使锅炉气压快速准确到达并稳定在设定值。
2、系统操作说明
启动系统之后，显示屏显示默认的PID 参数和设定值，通过按键ADD,SUB,NEXT,OK 可实现参数加减修改，参数选择，参数确认操作，之后系统进行自动运行，无需人干预，当压力值高于设定值110%的时候能够自动报警。
3、硬件电路设计
proteus 仿真电路图
51单片机
固态继电器
锅炉
压力传感器
ADC0832
说明：
按键：ADD、SUB、NEXT、OK按键依次接单片机P2.1、P2.2、P2.3、P2.4引脚，低电平触发。ADC0832：DI、DO接单片机P3.4引脚，CS接P3.5，CLK接P3.3
显示屛1602：RS接P2.6,RW 接P2.5，LCDEN接P2.7，数据口D0~D7接P0口，为提高稳定性和引脚驱动能力，P0口接上拉电阻。
4、程序设计
①显示屏显示字符代码
init_lcd1602();//液晶1602显示初始化
write_cmd(0x81);
write_date('K');
write_date('p');
write_date(':');
write_cmd(0x89);
write_date('K');
write_date('i');
write_date(':');
write_cmd(0xc1);
write_date('K');
write_date('d');
write_date(':');
write_cmd(0xc9);
write_date('A');
write_date('i');
write_date('m');
write_date(':');
②参数修改代码
while(1)
{
if(add==0)
{
delay(10);
if(add==0)
{
while(add==0);
switch(choose)
{
case 1:kp+=0.1;break;
case 2:ki+=0.1;break;
case 3:kd+=0.1;break;
case 4:aim+=0.1;break;
}
}
}
if(sub==0)
{
delay(10);
if(sub==0)
{
while(sub==0);
switch(choose)
{
case 1:kp-=0.1;break;
case 2:ki-=0.1;break;
case 3:kd-=0.1;break;
case 4:aim-=0.1;break;
}
}
}
if(next==0)
{
delay(10);
if(next==0)
{
while(next==0);
choose++;
if(choose==5)
choose=1;
}
}
if(ok==0)
{
delay(10);
if(ok==0)
break;
}
pidshow();
}
pidshow子程序
void pidshow()
{
int dt,dt1,dt2,dt3;
dt=kp*10;
dt1=dt/100+0x30;
dt2=dt%100/10+0x30;
dt3=dt%10+0x30;
write_cmd(0x84);
//write_date(dt1);
write_date(dt2);
write_date('.');
write_date(dt3);
dt=ki*10;
dt1=dt/100+0x30;
dt2=dt%100/10+0x30;
dt3=dt%10+0x30;
write_cmd(0x8c);
//write_date(dt1);
write_date(dt2);
write_date('.');
write_date(dt3);
dt=kd*10;
dt1=dt/100+0x30;
dt2=dt%100/10+0x30;
dt3=dt%10+0x30;
write_cmd(0xc4);
//write_date(dt1);
write_date(dt2);
write_date('.');
write_date(dt3);
dt=aim*10;
dt1=dt/100+0x30;
dt2=dt%100/10+0x30;
dt3=dt%10+0x30;
write_cmd(0xcd);
//write_date(dt1);
write_date(dt2);
write_date('.');
write_date(dt3);
switch(choose)
{
case 1:
{
write_cmd(0x80);
write_date(0x7e);
write_cmd(0x88);
write_date(0x20);
write_cmd(0xc0);
write_date(0x20);
write_cmd(0xc8);
write_date(0x20);
break;
}
case 2:
{
write_cmd(0x80);
write_date(0x20);
write_cmd(0x88);
write_date(0x7e);
write_cmd(0xc0);
write_date(0x20);
write_cmd(0xc8);
write_date(0x20);
break;
}
case 3:
{
write_cmd(0x80);
write_date(0x20);
write_cmd(0x88);
write_date(0x20);
write_cmd(0xc0);
write_date(0x7e);
write_cmd(0xc8);
write_date(0x20);
break;
}
case 4:
{
write_cmd(0x80);
write_date(0x20);
write_cmd(0x88);
write_date(0x20);
write_cmd(0xc0);
write_date(0x20);
write_cmd(0xc8);
write_date(0x7e);
break;
}
}
}
③、串行ADC0832转换程序
uchar ADC0832(uchar CH)
{
uchar dis0,dis1;
Clk=0; //拉低时钟
DI=1; //初始化
_nop_();
CS=0; //芯片选定
_nop_();
Clk=1; //拉高时钟
_nop_();
if(CH==0) //通道选择
{
Clk=0; //第一次拉低时钟
DI=1; //通道0的第一位
_nop_();
Clk=1; //拉高时钟
_nop_();
Clk=0; //第二次拉低时钟，ADC0832 DI接受数据 DI=0; //通道0的第二位
_nop_();
Clk=1;
_nop_();
}
else
{
Clk=0;
DI=1; //通道1的第一位
_nop_();
Clk=1;
_nop_();
Clk=0;
DI=1; //通道1的第二位
_nop_();
Clk=1;
_nop_();
}
Clk=0; //第三次拉低时钟,此前DI两次赋值决定通道 DI=1; //DI开始失效，拉高电平，便于DO数据传输
for(i= 0;i<8;i++) //读取前8位的值
{
_nop_();
dis0<<= 1;
Clk=1;
_nop_();
Clk=0;
if (DO)
dis0|=0x01;
else
dis0|=0x00;
}
for (i=0;i<8;i++) //读取后8位的值
{
dis1>>= 1;
if (DO)
dis1|= 0x80;
else
dis1|= 0x00;
_nop_();
Clk=1;
_nop_();
Clk=0;
}
if(dis0==dis1) //两次结束数据比较，若相等
date=dis0; //则赋值给dat
_nop_();
CS=1; //释放ADC0832
DO=1; //拉高输出端，方便下次通道选择DI端有效
Clk=1; //拉高时钟
return date;
}
五、参考文献
[1]邵裕森、戴先中.过程控制工程.北京：机械工业出版社，2000.5
[2]萧德云译．过程控制系统——应用、设计与整定（第3版）．清华大学出版社，2004.5
[3]金以慧．过程控制．清华大学出版社，2002.3
六、结束语
在本次课设过程中，我主要工作是运用Proteus软件进行连接电路图和仿真。通过这次课设，我对Proteus软件的使用更加熟悉。这次课设是大学最后一个课设了，所以团队成员分工合作、共同讨论疑难点时也都非常积极主动，同时也不乏一些快乐。
七、附录
1、仿真结果
2、完整程序代码
#include
#include
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit lcdrs=P2^6;
sbit lcdrw=P2^5;
sbit lcden=P2^7; //1602控制端口
sbit DI=P3^4;
sbit DO=P3^4; //DI和DO与单片机共接口
sbit Clk=P3^3;
sbit CS=P3^5;//ADC0832控制端口
sbit pwm=P2^0;
sbit add=P2^1;
sbit sub=P2^2;
sbit next=P2^3;
sbit ok=P2^4;
sbit beep=P1^0;
uchar dis[3]={0x00,0x00,0x00}; //显示缓冲区电压值uchar dis1[3]={0x00,0x00,0x00}; //显示缓冲区压强值uchar dis2[3]={0x00,0x00,0x00}; //显示缓冲区输出占空比uchar date=0; //AD值
int press=0;//压力值
int out=50;
int choose=1;
uchar i;
uchar CH; //ADC0832通道值
uchar timer1;
float kp=6;
float ki=0.1;
float kd=0.2;
float aim=5;
void system_Ini()
{
TMOD|= 0x11;
//PWM
TH0 = 0xff; //11.0592
TL0 = 0x9a;
TR0 = 1;
IE =0x8A;
}
/*****************************************
AD0832转换程序
******************************************/
uchar ADC0832(uchar CH)
{
uchar dis0,dis1;
Clk=0; //拉低时钟
DI=1; //初始化
_nop_();
CS=0; //芯片选定
_nop_();
Clk=1; //拉高时钟
_nop_();
if(CH==0) //通道选择
{
Clk=0; //第一次拉低时钟
DI=1; //通道0的第一位
_nop_();
Clk=1; //拉高时钟
_nop_();
Clk=0; //第二次拉低时钟，ADC0832 DI接受数据 DI=0; //通道0的第二位
_nop_();
Clk=1;
_nop_();
}
else
{
Clk=0;
DI=1; //通道1的第一位
_nop_();
Clk=1;
_nop_();
Clk=0;
DI=1; //通道1的第二位
_nop_();
Clk=1;
_nop_();
}
Clk=0; //第三次拉低时钟,此前DI两次赋值决定通道 DI=1; //DI开始失效，拉高电平，便于DO数据传输
for(i= 0;i<8;i++) //读取前8位的值
{
_nop_();
dis0<<= 1;
Clk=1;
_nop_();
Clk=0;
if (DO)
dis0|=0x01;
else
dis0|=0x00;
}
for (i=0;i<8;i++) //读取后8位的值
{
dis1>>= 1;
if (DO)
dis1|= 0x80;
else
dis1|= 0x00;
_nop_();
Clk=1;
_nop_();
Clk=0;
}
if(dis0==dis1) //两次结束数据比较，若相等
date=dis0; //则赋值给dat
_nop_();
CS=1; //释放ADC0832
DO=1; //拉高输出端，方便下次通道选择DI端有效
Clk=1; //拉高时钟
return date;
}
/***********************************************
数据转换程序
功能：将0-255级换算成0.00-5.00的电压数
***********************************************/
void convert(uchar a)
{
uint temp; //特别注意这里需定义int型（余数将大于255）dis[0]=a/51; //取个位
temp=a%51;
temp=temp*10;
dis[1]=temp/51; //取小数点后第一位
temp=temp%51;
temp=temp*10;
dis[2]=temp/51; //取小数点后第二位
press=(dis[0]+dis[1]*0.1+dis[0]*0.01)*1000/4;
dis1[0]=press/100;
dis1[1]=press%100/10;
dis1[2]=press%10;
dis2[0]=out/100;
dis2[1]=out%100/10;
dis2[2]=out%10;
}
/*****************************************
LCD1602驱动程序
******************************************/
void delay(uchar z)
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=122;y>0;y--);
}
void write_cmd(uchar cmd)//lcd1602写命令函数
{
lcdrs=0;
lcdrw=0; //选择指令寄存器
lcden=1;
P0=cmd; //写数据
delay(5);
lcden=0; //使能拉低
lcden=1;
}
void write_date(uchar date)//lcd1602写数据函数{
lcdrs=1;
lcdrw=0; //选择数据寄存器
lcden=1;
P0=date; //写数据
delay(5);
lcden=0; //使能拉低
lcden=1;
}
void init_lcd1602()//lcd1602初始化
{
write_cmd(0x01); //清屏
write_cmd(0x38); //功能设置
write_cmd(0x0c); //显示设置
write_cmd(0x06); //输入方式从左到右
delay(1);
}
/*****************************************
显示函数
*****************************************/ void display(void)
{
uchar i;
write_cmd(0x80);
write_date('V');
write_date(':');
for(i=0;i<3;i++)
{
if(i==1) write_date('.'); //第二位显示小数点write_date (0x30+dis[i]);
delay(5);
}
write_date('V');
write_cmd(0x88);
write_date('P');
write_date(':');
for(i=0;i<2;i++)
{
if(i==1) write_date('.'); //第二位显示小数点write_date (0x30+dis1[i]);
delay(5);
}
write_date('k');
write_date('p');
write_date('a');
write_cmd(0xc0);
write_date('O');
write_date('U');
write_date('T');
write_date(':');
单片机系统课程设计 成绩评定表 设计课题:压力检测系统设计 学院名称:电气工程学院 专业班级:自动1304 学生姓名:赵博 学号: 2 指导教师:王黎周刚李攀峰 设计地点 : 31-505 设计时间 : 2015-12-28～2016-01-08
单片机系统 课程设计课程设计名称:压力检测系统设计 专业班级:自动1304 学生姓名:赵博 学号: 2 指导教师:王黎周刚李攀峰 课程设计地点: 31-505 课程设计时间: 2015-12-28～2016-01-08 单片机系统课程设计任务书
目录 1绪论 (3) 1、1压力检测系统概述 (3) 2总体方案设计原理 (4) 2、1 基于单片机的智能压力检测的原理 (4) 2、2 压力传感器 (4) 2、2、1 压力传感器的选择 (4) 2、2、2金属电阻应变片的工作原理 (5) 2、3 A/D转换器 (5) 2、3、1 A/D转换模块器件选择 (5) 2、3、2 A/D转换器的简介 (5) 2、4单片机 (6) 2、4、1 AT89C51单片机简介 (6) 2、4、2主要特性 (7) 2、4、3 管脚说明 (7) 2、5单片机于键盘的接口技术 (8) 2、5、1 键盘功能及结构概述 (8) 2、5、2 单片机与键盘的连接 (9) 2、6 LED显示接口 (10)
2、6、1 LED显示器 (10) 2、6、2七段数码显示器 (11) 2、6、3LED数码管静态显示接口 (12) 3软件设计 (14) 3、1 A/D转换器的软件设计 (14) 3、1、1 ADC0832芯片接口程序的编写 (14) 3、2 单片机与键盘的接口程序设计 (15) 3、3 LED数码管显示程序设计 (16) 总结 (18) 参考文献 (19) 附录A (19) 附录B (20) 1绪论 1、1压力检测系统概述 压力就是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制就是保证生产与设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计就是基于AT89C51单片机的测量与显示。就是通过压力传感器将压力转换成电信号,再经过运算放大器进行信号放大,送至8位A／D转换器,然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号,再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息,最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘,向计算机系统输入各种数据与命令,让单片机系统处于预定的功能状态,显示需要的值。 本设计的最终结果就是,将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据,当输入的模拟信号发生变化的时候,通过A/D转换后,LED将显示不同的数值。
课程实验总结报告 实验名称:炉膛负压与氧量校正控制 课程名称:专业综合实践：大型火电机组热控系统设计及实现（3）
1 引言 (2) 1.1 炉膛负压概述 (2) 2 控制逻辑 (2) 2.1 炉膛压力控制 (2) 2.1.1 相关图纸 (2) 2.1.2 控制原理 (2) 2.1.3 控制逻辑 (3) 2.2 氧量校正 (3) 2.2.1 相关图纸 (3) 2.2.2 控制原理 (3) 2.2.3 控制结构 (4) 2.2.4 氧量校正控制逻辑 (4) 2.2.5 二次风控制逻辑 (5) 3 被控对象特性 (6) 3.1 静态特性 (6) 3.2 动态特性 (8) 3.2.1 炉膛压力 (8) 3.2.2 含氧量 (8) 4 PID整定 (9) 4.1 炉膛负压控制器 (9) 4.2 氧量校正 (11) 5 总结 (12)
1 引言 1.1 炉膛负压概述 炉膛压力是指送入炉膛内的空气、煤粉及烟气和引风机吸走的烟气量之间的平衡关系，即指炉膛顶部的烟气压力。 炉膛负压是反映燃烧工况稳定与否的重要参数，是运行中要控制和监视的重要参数之一。炉内燃烧工况一旦发生变化，炉膛负压随即发生相应变化。当锅炉的燃烧系统发生故障或异常时，最先将在炉膛负压上反映出来，而后才是火检、火焰等的变化，其次才是蒸汽参数的变化。因此，监视和控制炉膛负压对于保证炉内燃烧工况的稳定、分析炉内燃烧工况、烟道运行工况、分析某些事故的原因均有极其重要的意义。 炉膛负压的大小受引风量、鼓风量与压力三者的影响。锅炉正常运行时，炉膛通常保持负压 -40 ~ -60Pa 。炉膛负压太小，炉膛向外喷火和外泄漏高炉煤气，危及设备与运行人员的安全。负压太大，炉膛漏风量增加，排烟损失增加，引风机电耗增加。 2 控制逻辑 2.1 炉膛压力控制 2.1.1 相关图纸 SPCS-3000 控制策略管理5号站132~133页。 2.1.2 控制原理 炉膛压力调节系统通过调节两台引风机的静叶来调节炉膛压力。当引风机入口静叶开度开大，引风作用加强，炉膛压力减小；开度减小，引风作用减弱，炉膛压力增大。因此该控制系统为负对象。 被控量：炉膛压力 被控对象：引风机入口静叶 控制量：引风机入口静叶开度 图2-1 炉膛负压控制框图
目录 一绪论...................................................................................................................................... 二燃烧控制系统的设计 2.1燃烧过程控制任务 2.2燃烧过程调节量 2.3燃烧过程控制特点 三燃料控制系统 ........................................................................................................................ 3.1燃料调节系统...................................................................................................................... 3.2燃料调节——测量系统...................................................................................................... 3.3给煤机指令.......................................................................................................................... 四600MW火电机组DCS系统设计 4.1 电源部分 4.2 通信部分 4.3 系统接地 4.4 软件部分 五结论................................................................................................................................... 参考文献...................................................................................................................................
湖南工业大学科技学院 机床电气控制技术 课程设计 资料袋 科技学院学院（系、部） 2011 ~ 2012 学年第二学期课程名称机床电气控制技术指导教师孙晓职称副教授 学生姓名周希专业班级机械设计班级 0901 学号 题目压力机液压系统的电气控制设计 成绩起止日期 2012 年月日～ 2012 年月日 目录清单
课程设计任务书 2011—2012学年第二学期 科技学院学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业机设0901 班级课程名称：机床电气控制技术 设计题目：压力机液压系统的电气控制设计 完成期限：自 2012 年月日至 2012 年月日共 1 周 指导教师（签字）： 2012年 6 月 17 日 系（教研室）主任（签字）： 2012年 6 月 17 日
机床电气控制技术 设计说明书 压力机液压系统的电气控制设计起止日期：2012 年月日至2012 年月日学生姓名周希 班级机设0901 学号0912110127 成绩 指导教师(签字) 湖南工业大学科技学院（部） 2012年月日
目录 一、课程设计的内容与要求 (1) 1.1课程设计对象简介 (1) 1.2压力机结构及工作要求 (1) 1.3液压系统工作原理及控制要求 (2) 1.4课程设计的任务 (4) 二、电气控制电路设计 (5) 2.1继电器-接触器电气控制电路的设计 (5) 2.2继电器-接触器电气控制电路图分析及介绍 (5) 2.3选择电气元件 (9) 三、压力机的可编程控制器系统的设计 (10) 3.1可编程控制器控制系统设计的基本原则 (10) 3.2可编程控制器系统的设计 (10) 四、设计体会与总结 (15) 五、参考资料 (16)
常熟理工学院 电气与自动化工程学院 《传感器原理与检测技术》课程设计 题目：基于AT89C51单片机的 压力检测系统的设计 姓名：李莹 学号： 160509240 班级：测控 092 指导教师：戴梅 起止日期： 2012年7月2日－9日
电气与自动化工程学院 课程设计评分表 课程名称：传感器原理与检测技术 设计题目：压力检测系统的设计 班级：测控092学号：160509240 姓名：李莹 指导老师：戴梅 年月日
课程设计答辩记录 自动化系测控专业 092 班级答辩人：李莹课程设计题目压力检测系统的设计
目录第一章概述 1.相关背景和应用简介 2.总体设计方案 2.1总体设计框图 2.2各模块的功能介绍 第二章硬件电路的设计 1.传感器的选型 2.单片机最小系统设计 3.模数转换电路设计 4.传感器接口电路设计 5.显示电路设计 6.电源电路设计 7.原理图 第三章软件部分的设计 1.总体流程图 2.子程序流程图及相关程序 第四章仿真及结果 第五章小结 参考文献
第一章概述 1.传感器的相关背景及应用简介 近年来，随着微型计算机的发展，传感器在人们的工作和日常生活中应用越来越普遍。压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中，为了高效、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。 此次设计是基于单片机的压力检测系统，选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器转变为电信号，经过放大器放大，然后进入A/D 转换器将模拟量转换为数字量显示，我们所采样的A/D转换器为ADC0808。 2.总体设计方案 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。电路采用ADC0809模数转换电路，ADC0809是CMOS工艺，采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，片内有带锁存功能的8路模拟电子开关，先用ADC0809的转换器对各路电压值进行采样，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。本次设计是以单片机组成的压力测量，系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道，用来采集输入信息。压力的测量，需要传感器，利用传感器将压力转换成电信号后，再经放大并经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示。本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。
科技学院 课程设计报告 ( 2013-- 2014年度第一学期) 名称：控制装置与仪表 题目：炉膛压力系统死区控制系统设计院系：科技学院 班级：自动化 学号： 学生姓名： 指导教师：平玉环 设计周数：一周 成绩： 日期：2014年7 月3 日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1 目的与要求 （1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。 （2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。 （3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。 （4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。 1.2设计实验设备 KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1 1.3 主要内容 1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA 图表示出来。 2 . 组态设计 2．1 KMM组态设计 以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写 KMM的各组态数据表。 2．2 组态实现 在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。 3. 控制对象模拟及过程信号的采集 根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对 象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。 4. 系统调试 设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生产 过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改 时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设 备故障。动态调试一般包括以下内容： 1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常； 2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行； 3）对控制回路进行在线整定； 4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。 二题目分析设计： 系统整体控制方案（燃煤锅炉） 1，炉膛负压概述 炉膛压力是指送入炉膛内的空气、煤粉及烟气和引风机吸走的烟气量之间的平衡关系，
石家庄科技信息职业学院毕业论文 题目：基于plc的压力过程控制系统设计 学号： 姓名： 专业班级： 指导教师： 完成日期：
基于plc的压力过程控制系统设计 摘要：自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。 同时，计算机监控系统是采用集中监测、集中控制、集中显示、集中管理、集中保存的系统，融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术，广泛应用在化工、供暖、机械、供水、水处理等多个领域，在工业生产中发挥越来越显著的作用。 关键词：MCGS软件编程FX2N-4DA 模拟特殊模块plc
ABSTRACT :Since the 1960s, was launched in the USAprogrammable logic controller to replace traditional relay control device since, PLC obtained fast development, In the world can be widely used. Meanwhile, PLC function also continuously improved. Along with the computer technology, the signal processing technology, control technology network technology unceasing development and user demand unceasing enhancement, PLC in the switch quantity processing based on increased analogue processing and motion control etc. Function. Meanwhile, PLC function also continuously improved. Today's PLC no longer bureau be confined to logic control, motion control, process control etc also plays a very important role. At present, the PLC at home and abroad have been used widely steel, petroleum, chemical industry, electric power, building materials, machinery manufacturing, automotive, textile, transportation, environmental protection, and cultural entertainment industries. At the same time, computer monitoring system is to adopt the centralized monitoring, centralized control, centralized display, centralized management, the concentrated preservation system, shirt-sleeve relatively advanced automation technology, computer technology, communication technology, fault diagnosis technology and software technology, widely used in chemical industry, heating, machinery, water supply, water treatment etc, in the course of industrial production plays more and more important role. KEY WORDS：The MCGS software programming FX2N - 4DA simulation special modules plc
硬件课程设计实验报告 班级：计科13-1班 姓名：王国金 学号：08133210 指导教师:王凯 时间:2016年1月
我们经常要控制压力在某一范围内变化，是压力不超过某以上限值也不低于某一下限值。而压力控制系统在实际中也有较广泛的应用。 实例1：某大型化肥厂辅助锅炉生产10Mpa 的高压蒸汽。在正常情况下，高压蒸汽全部通过高压蒸汽透平，然后抽气得4Mpa 的中压蒸汽。中压蒸汽又分别通过空压机、原料压缩机、冰机等蒸汽透平，充分利用了整齐的能量。为了确保蒸汽透平整长运转，要求高压蒸汽压力不致过高（<10.2Mpa），要求低压蒸汽不致锅底（>3.8）但并不要求压力维持在某一值不变。 实例2：如果要控制水塔内的水在一定的范围内，当管线水压低于设定的下限时，控制补水泵开启，自动补水。当管线水位上升至上限时，控制补水泵停止工作 由此，我们想到，如何控制其压力大小，使其在一定的范围内按照我们的期望变化。对于在由风门控制的风道系统中，由人工来监测和控制风门附近的压力是一项很繁琐的工作，因为监测要求监测者进到再次行连续的不间断的循环工作。监测之后要进行判断，并在数据不符合要求的情况下进行循环控制，直监测时所得的数据符合要求为止。而且，在某些情况下人工控制是很难实现的，例如，当监测对象的压力很大的时候，或者是监测对象很难接近的时候。 为此，我们目前很需要开发一种简单的压力控制系统来替代人的工作。这样既可以节省人力资源，又可以使这项繁琐而又难实现的工作变得简单又轻松。真正实现我们所谓的监测和控制。
1 设计任务与要求---------------------------------------------------4 1.1选题报告------------------------------------------------------4 1.2提出问题------------------------------------------------------4 2 需求分析---------------------------------------------------------4 2.1设计思想------------------------------------------------------4 3硬件方案---------------------------------------------------------4 3.1设备器材------------------------------------------------------4 3.2硬件的选择以及芯片说明----------------------------------------7 3.3实验连线图----------------------------------------------------8 4软件方案---------------------------------------------------------8 4.1功能模块------------------------------------------------------8 4.2系统各模块程序流程图------------------------------------------9 5源程序清单和注释------------------------------------------------10 6运行结果--------------------------------------------------------18 7问题分析与解决方案----------------------------------------------19 7.1实验设计前的问题与解决方案-----------------------------------20 7.2实验过程中的问题与解决方案-----------------------------------20 8结论与体会------------------------------------------------------21 参考文献--------------------------------------------------------21
数字显示压力测量系统设计 一、数字显示仪表的设计原理 工业生产过程中常用的数字式仪表有数字式温度计、数字式压力计、数字流量计、数字电子秤等。数字式仪表的出现适应了科学技术及自动化生产过程中高速、高准确度测量的需要，它具有模拟仪表无法比拟的优点。数字仪表的主要特点有：准确度高、分辨率高、无主观读数误差、测量速度快、能以数码形式输出结果。同时数字量传输信息，可使得传输距离不受限制。 数字仪表按工作原理可分为：带微处理器的和不带微处理器的。不带微处理器的仪表，通常用运算放大器和中、大规模集成电路来实现；带微处理器的仪表，是借助软件的方式来实现有关功能。 1.传感器输出信号的特点： （1）传感器的输出会受温度的影响，有温度系数变化。 （2）传感器的输出顺着输入的变化而变化，但之间的关系不一定是线性比例关系。 （31传感器的动态范围很宽。 （4）传感器的种类多，输出的形式也多种多样。 （5）传感器的输出阻抗较高，到测量电路时会产生较大的信号衰减。 2.传感器信号的二次变换 根据上述的传感器输出信号的特点来看，传感器输出的信号一般是能直接用于仪器、仪表显示作控制信号用，往往需要通过专门的电子电路对传感器输出信号进行“加工处理”。如将微弱的信号给予放大，经过滤波器将有害的杂波信号滤掉，将非线性的特性曲线线性化，如有必要再加温度补偿电路。这种信号变换一般称为二次变换。完成二次变换的电路称为传感器电子电路，一般也称为测量电路，仪表电子电路或调理电路。
3.传感器二次变换的组成 传感器电子电路主要是模拟电路，它与数字电路一样，是由一些单元电路组成。这些单元电路有：各种信号放大电路、有源及无源滤波电路、绝对值检测电路、峰值保持电路、采样.保持电路、A/D及D/A 变换电路、V/F及F/V变换电路、调制解调电路温度补偿电路及非线性特性化补偿电路等。 4.传感器信号的调理电路 信号调理是指测量系统的组成部分，它的输入时传感器的输出信号，输出为适合传输、显示、记录或者能更好的满足后续标准设备或装置要求的信号。信号调理电路通常具有放大、电平移动、阻抗匹配、滤波、解调功能。 传感器输出信号通常可以分为模拟量和数字量两类。对模拟量信号进行调整匹配时，传感器的信号调理环节相对复杂些，通常需要放大电路、调制与解调电路、滤波电路、采样保持电路、A/D及AD/A 转换电路等。而对于数字量信号进行调理匹配时，通常只需使信号通过比较器电路及整形电路，控制計数器技术即可。 5.DVM的概述 模拟式电压表具有电路简单、成本低、测量方便等特点，但测量精度较差。数字电压表（DVM），以其功能齐全、精度高、灵敏度高、显示直观等突出优点深受用户欢迎。DVM应用单片机控制，组成智能仪表；与计算机接口，组成自动测试系统。目前，DVM多组成多功能式的，因此又称数字多用表。 DVM是将模拟电压变换为数字显示的测量仪器，这就要求将模拟量变换成数字量。这实质上是个量化过程，即将连续的无穷多个模拟量用有限个数字表示的过程，完成这种变换的核心部件是A/D转换器，最后用电子计数器计数显示，因此，DVM的基本组成是A/D 转换器和电子计数器。 二、压力测量数显系统设计 测量系统的整机电路包括：P3000S-102A压力传感器、恒流源、
内蒙古科技大学 过程控制课程设计论文 题目：锅炉炉膛负压控制系统 学生姓名：严合 学号：0867112335 专业：测控技术与仪器 班级：测控2008-3 指导教师：左鸿飞 2011 年08 月31 日
目录 一、概述 (Ⅲ) 二系统要求及组成 (Ⅴ) 2.1系统的要求 (Ⅴ) 2.2炉膛负压的动态特性 (Ⅴ) 2.3引风控制系统的工况 (Ⅴ) 2.4系统的组成 (Ⅵ) 三应注意的问题 (Ⅷ) 3.1抗积分饱和及外反馈法 (Ⅷ) 3.2 采用死区非线性环节 (Ⅸ) 3.3 引风机1和2的双速调节 (Ⅸ) 3.4 炉膛压力的测量 (Ⅹ) 3.5 内爆保护 (Ⅹ) 四、仪表选型及参数整定 (Ⅺ) 4.1 前馈-反馈控制系统 (Ⅺ) 4.3 传感器的选择 (Ⅺ) 4.4 选择控制系统设计 (Ⅺ) 五课程设计体会 (Ⅻ) 六参考文献 (ⅩⅢ)
一概述 锅炉是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数（2.45Mpa- 27MPa ，400℃-570℃），并对外输出热能的特种设备。锅炉控制的主要目的是调节锅炉出口的蒸汽压力、流量和温度，使其达到所希望的数值。为此，需要对燃料、空气和水三者的量进行调节。锅炉是一个复杂的系统，对锅炉工况造成影响的因素之一是来自外部和内部的扰动，如燃料发热量的变化或热力系统工况的变化等。控制器或控制系统根据锅炉出口蒸汽参数实际值偏离其设定值的大小和方向，调节燃料量、空气量和水量，使锅炉出口参数与其所希望的值相一致。 锅炉除配有相应的仪表系统外，主要有以下控制系统：汽包液位控制系统；燃料控制系统；过热器和再热器出口蒸汽温度的控制系统；燃烧器程序控制系统等等。不同类型的锅炉，尽管其控制系统不尽相同，但是它们的工作原理大体是相同的。 而其中最重要的系统是燃烧控制系统。其主要功能是控制炉膛的燃料的空气的输入量，或控制燃烧率，以适应锅炉负荷的变化。对锅炉运行和控制系统来说，锅炉出口蒸汽压力的变化经常作为燃料量的输入和蒸汽量的输出之间不平衡的一个标志。引起蒸汽压力变化的因素很多，其中主要的扰动量是燃料量（内扰）和蒸汽量的变化（外扰）。燃烧控制系统的基本要求是：迅速适应外界负荷需求的变化；及时消除锅炉燃料侧的自发扰动；维持调节过程中各被调量在允许的范围内；保证锅炉运行的安全性和经济性。燃料控制系统一般包括燃料控制、引风控制和鼓风控制三个子系统。 燃料控制子系统中，蒸汽压力的实际值相对于其设定值的偏差输入到蒸汽压力控制器，经控制运算后输出调整锅炉燃烧率的指令信号；燃烧控制器根据锅炉燃烧率的指令信号的变化调整入炉燃料量。 同时，锅炉燃烧率的指令信号也加入到鼓风控制子系统中，对鼓风量进行调整。为保证燃烧的过程的经济性，即保证燃烧过程合适的燃料和风量的比值，常采用具有烟气氧量校正调节的鼓风控制系统，形成有燃料量前馈调节的串级控制系统，在保证送风量与燃料量基本成比例的粗调的基础上，进一步通过氧量校
锅炉燃烧过程控制系统设计毕业论文
毕业论文 锅炉燃烧过程控制系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
过程控制设计实验报告 压力控制 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
目录 第一章过程控制仪表课程设计的目的 (1) 设计目的 (1) 课程在教学计划中的地位和作用 (1) 第二章液位控制系统（实验部分） (2) 控制系统工艺流程 (2) 控制系统的控制要求 (4) 系统的实验调试 (5) 第三章水箱压力控制系统设计 (7) 引言 (12) 系统总体设计 (13) 系统软件部分设计 (16) 总结 (19) 第四章收获、体会 (24) 参考文献 (25) 第一章过程控制仪表课程设计的目的意义 设计目的 本课程设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高学生解决实际工程问题的能力。基本要求如下:
1. 掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号； 2. 掌握执行器、调节阀的功能原理，能选择合理的器件类型型号； 3. 掌握PID调节器的功能原理，完成相应的压力、流量、液位及温度控制系统的总体设计，并画出控制系统的原理图和系统主要程序框图。 4．通过对一个典型工业生产过程（如煤气脱硫工艺过程）进行分析，并对其中的一个参数（如温度、压力、流量、液位）设计其控制系统。 课程设计的基本要求 本课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。其目的在于培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，促进学生对仪表及其理论与设计的进一步认识。课程设计的主要任务是设计工业生产过程经常遇到的压力、流量、液位及温度控制系统，使学生将理论与实践有机地结合起来，有效的巩固与提高理论教学效果。 课程设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高学生解决实际工程问题的能力。基本要求如下: 1. 掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号； 2. 掌握执行器、调节阀的功能原理，能选择合理的器件类型型号；
题目：基于单片机的智能压力检 测系统的设计
基于单片机的智能压力检测系统的设计 摘要 压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。是通过压力传感器将压力转换成电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，让单片机系统处于预定的功能状态，显示需要的值。 本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。 关键词:压力；AT89C51单片机；压力传感器；A/D转换器；LED显示；
Design of pressure detecting system based on single-chip Abstract Pressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware. The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. This is the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then the analog signal is converted into digital signals which can be identified by single-chip and then converted by single-chip into the information which can be displayed on LED monitor, and finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values. The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting. Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor;
422 炉膛压力保护和控制的优化 王庆晋 （华电潍坊发电有限公司 山东 潍坊 261204） 【摘 要】炉膛压力保护和炉膛压力自动是保证锅炉安全稳定运行的最主要的保护和自动，尤其是炉膛压力保护更是FSSS 系统的核心保护之一，对炉膛安全起到至关重要的作用。炉膛压力测量装置的准确性、及时性是保护和自动灵敏可靠的前提条件，而确保炉膛压力取样管的畅通是炉膛压力测量准确的基础，完善的逻辑是炉膛压力保护和控制可靠的保证。 【关键词】取样装置 堵塞 死循环 4选 1 潍坊公司#1、#2机组炉膛压力检测设备运行现状 华电潍坊发电有限公司#1、#2机组 DCS 系统现设计安装炉膛压力模拟量测点6个，开关量测点8个。其中上下层燃烧器之间的前后墙各安装一台量程为-3000 Pa ～+3000Pa 的压力变送器；其余测点均安装在炉膛遮焰角下部的锅炉稳燃区，左右墙各半，分别参与炉膛压力调节、报警和炉膛保护；其中有三只量程为-3000 Pa ～+3000Pa 的变送器3台，量程为-300 Pa ～+300Pa 的变送器1台；动作值+1568 Pa 的炉膛压力高开关3只，动作值-1666 Pa 的炉膛压力低开关3只，动作值分别为±600Pa 的炉膛压力报警开关2只。 2 潍坊公司#1、#2机组炉膛压力检测设备及控制逻辑存在问题 2.1 机组原始设计安装的炉膛压力取样装置内部腐蚀严重，频繁堵塞，吹扫疏通不便，严重影响锅炉的安全稳定运行。原取样装置如图一 图1 原取样装置
423 2.1.1 炉膛压力取样管锈蚀堵塞 炉膛压力取样管材质差（是碳钢管），容易产生锈蚀，而且取样管太细（为Ф12），容易堵塞，因而我们将炉膛压力取样管更换为不锈钢管，减少取样管内锈蚀；同时将取样管加粗，使用Ф20的不锈钢管，确保取样管畅通。 2.1.2 炉膛压力取样母管锈蚀堵塞 炉膛压力取样母管材质差（是碳钢管），容易产生锈蚀，而且取样管太细（为Ф50），同时母管为水平安装，容易积灰，产生堵塞，因而我们将炉膛压力取样管更换为不锈钢管，减少取样管内锈蚀；同时将取样管加粗，使用Ф80的不锈钢管，确保取样管畅通；并且重新设计炉膛压力取样母管的安装方式，改为倾斜安装，便于母管内积灰流入炉膛。 2.1.3 炉膛压力取样管积灰严重 原炉膛压力开关柜安装布置在炉膛压力取样孔的下方，因而炉膛压力取样管走向存在下行段，而且取样管太长，容易造成积灰堵塞。因而我们重新设计炉膛压力开关柜安装位置，将炉膛压力开关柜安装位置上移，布置在炉膛压力取样孔的上方，重新布置取样管走向，尽量简洁，缩短取样管长度,防止取样装置出现积水的现象。 2.2 炉膛压力取样管吹扫不方便 炉膛压力取样管原设计的吹扫效率低下，1台炉子共8根母管，对每根母管吹扫需拆卸4个螺母。现重新设计安装新的取样母管，可通过拆卸取样母管法兰盘中间的一个螺母进行清扫，（如图一）大大节省了劳动强度。 图2 改造后取样装置 2.3 取样母管后端易产生泥浆堵塞 由于炉膛压力取样母管后端盖法兰密封不严，导致取样母管后端盖漏气，内外温差的作用下，取样母管内后端易产生结露现象，与积灰混合产生泥浆，堵塞取样母管。我们对取样母管后端盖法兰增加橡胶密封垫，增强取样母管密封性，并对取样母管进行外部保温，减小温差。保证取样管路畅通。