锅炉内胆动态水温实值控制设计
刘世斌 (LIU SHI-bin)
（大庆石油学院华瑞学院自动控制工程系黑龙江哈尔滨 150027;E-mail：
535004935@https://www.doczj.com/doc/f49482307.html,）
摘要：本设计采用一块单片机（STC89C52）作为涡炉水温闭环控制系统的控制核心，实现人工设定温度，自动控制温度，显示水的实时温度等功能。水温测试方式采用数字温度传感器DS18B20感知器皿中水的温度，通过单片机STC89C52与数字温度传感器DS18B20通讯获得实时温度，并通过程序实现闭环控制。采用键盘扫描方式对目标温度（0℃~80℃或20~60℃）进行人工设定，并用LCD1602显示水的实时温度、给定温度及温度范围。同时系统还通过继电器电路控制加热器件的导通与关闭，达到保持设定温度基本不变的目的，并起到强弱点隔离作用，安全可靠。水温控制算法通过程序对给定温度与实时温度的判断，实现温度调节，其精确度可达1℃。并设有一定的保护措施，当实时温度不在设定的安全温度范围时系统将报警。
关键词：单片机（STC89C52 ），自动控制，闭环控制
Abstract: This design uses a microcontroller (STC89C52) as the vortex furnace temperature control system, closed loop control core of the artificial settings and automatic temperature control, display real-time water temperature and other functions. Temperature test method using digital temperature sensor DS18B20 sensing the temperature of water in containers through the microcontroller and digital temperature sensor DS18B20 STC89C52 communication access real-time temperature, and closed loop through the program. Using the keyboard scanning the target temperature (0 ℃ ~ 80 ℃ or 20 ~ 60 ℃) in artificial settings, and with the LCD1602 display real-time water temperature, for a given temperature and temperature range. System also control the heater through the relay circuit parts turn on and off, to maintain the set temperature is essentially the same purpose and has played the role of strong and weak point of isolation, safe and reliable. Temperature control algorithm for a given temperature through the process with real-time temperature of the judge, to achieve temperature regulation with an accuracy up to
1 ℃. And has some protective measures, real-time temperature is not set when the security system will alarm when the temperature range. Keywords: microcontroller (STC89C52), automatic control, closed-loop control
Keywords: microcontroller (STC89C52), automatic control, closed-loop control
目录
1.系统设计 (3)
1.1设计要求 (3)
1.1.1基本要求 (3)
1.1.2发挥部分 (3)
1.2系统基本方案 (3)
1.2.1各模块的方案选择和论证 (4)
2.单元电路设计 (5)
2.1 水温测量电路的设计 (5)
2.1.1DS18B20单线数字温度传感器 (5)
2.1.2 DS18B20单线数字温度传感器电路 (8)
2.2 STC89C52控制电路 (9)
2.2.1STC89C52单片机管脚图 (9)
2.2.2 STC89C52单片机最小系统及外围电路接口图 (9)
2.3LCD1602液晶显示屏电路 (10)
2.3.1 LCD1602液晶显示屏 (10)
(11)
2.3.2LCD1602液晶显示屏显示电路图 (12)
2.4继电器电路 (12)
2.4.1继电器主要技术参数 (12)
2.4.2HK4100F继电器驱动电路原理 (13)
2.5键盘电路 (14)
2.5.1键盘电路图 (14)
2.5.2按键说明 (14)
2.6蜂鸣器报警电路 (14)
2.6.1蜂鸣器报警电路图 (14)
3.软件设计 (15)
3.1软件框图 (15)
3.2各模块主要程序 (16)
3.2.1LCD1602程序 (16)
3.2.2DS18B20程序 (20)
4.系统整体电路图.......................................................................................... 错误！未定义书签。
4.1系统整体电路图............................................................................... 错误！未定义书签。
5.结束语.......................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献......................................................................................................... 错误！未定义书签。附录一 .. (25)
附录二 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。
1.系统设计
1.1设计要求
1.1.1基本要求
（1）要求采用直接数字控制（DDC）对锅炉水温进行控制，使其温度稳定在给定的值上；（2）具有键盘输入温度给定值，能显示当前温度值；
（3）温度达到极限时提醒操作人员注意的功能。
1.1.2发挥部分
（1）具有设定温度范围的功能，并显示给定值、当前值及温度范围；
（2）温度控制精度达到1℃；
（3）采用软件实现闭环控制，降低成本；
（4）通过继电器实现对加热器件的控制，起到隔离保护作用。
1.2系统基本方案
根据题目要求，系统可以划分为控制器模块，温度测量模块，水温加热模块，显示模块。最终选定的整体系统框图如图1.2.1所示。为了实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案并进行了论证。
图1.2.1
1.2.1各模块的方案选择和论证
（1）控制器模块
采用STC公司的STC89C52作为系统的控制器。单片机算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法，并且具有功耗低，体积小，技术成熟，成本低廉等有点，使其在各个领域应用广泛。
（2）水温探测模块
水温探测模块用于测量器皿中水的温度。系统需要利用测温传感器检测出水的实时温度，是控制模块做出正确的反应，控制水的温度。
采用单总线可编程温度传感器测温度。DS18B20数字可编程温度传感器可测温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为 0.5℃。可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。并且其所需辅助电路简单，依靠程序直接读取温度，总费用低。
（3）显示模块
使用LCD1602液晶显示屏显示水温。液晶显示屏（LED）具有轻薄短小，低耗电量，无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点，且显示更为人性化，电路焊接更为简单。
（4）水温控制模块
水温控制模块用来控制加热器件的导通与关闭，从而达到控制加热时间，控制水温的目的。采用继电器驱动电路控制。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
2.单元电路设计
2.1 水温测量电路的设计
2.1.1DS18B20单线数字温度传感器
DS18B20的使用方法
由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。
由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。
（1）DS18B20的复位时序
DS18B20单线数字温度传感器复位时序图
（2）DS18B20的读时序
对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总
线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。
DS18B20单线数字温度传感器读时序图
（3）DS18B20的写时序
对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。
对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。
DS18B20单线数字温度传感器写时序图
（4）DS18B20单线数字温度传感器温度/数据转换关系
图表1
2.1.2 DS18B20单线数字温度传感器电路
DS18B20单线数字温度传感器电路
2.2 STC89C52控制电路
2.2.1STC89C52单片机管脚图
2.2.2 STC89C52单片机最小系统及外围电路接口图
STC89C52单片机最小系统及外围电路接口图
2.3LCD1602液晶显示屏电路
2.3.1 LCD1602液晶显示屏
（1）LCD1602液晶显示屏主要技术参数
（2）LCD1602液晶显示屏引脚说明
LCD1602液晶显示屏引脚图
1602采用标准的14脚接口，其中:
第1脚：VSS为地电源
第2脚：VDD接5V正电源
第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度第4脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。
另外引脚"A"和"K"为背光引脚,"A"接正,"K"接负便会点亮背光灯。这两个管脚可以不接置空。
（3）LCD1602液晶显示屏指令说明
LCD1602液晶显示屏指令表
它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）
指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置
指令2：光标复位，光标返回到地址00H
指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效
指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁
指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标
指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符
指令7：字符发生器RAM地址设置
指令8：DDRAM地址设置
指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。
指令10：写数据
指令11：读数据
2.3.2LCD1602液晶显示屏显示电路图
LCD1602液晶显示屏与STC89C52连接显示电路图
2.4继电器电路
2.4.1继电器主要技术参数
HK4100F电磁继电器主要技术参数：
触点形式：1C（SPDT）触点负载：3A 220V AC/30V DC
阻抗：≤100mΩ额定电流：3A
电气寿命：≥10万次机械寿命：≥1000万次
阻值(士10%)： 120Ω线圈功耗：0.2W
额定电压：DC 5V 吸合电压：DC 3.75V
型号： HK4100F-DC5V-SH 外形尺寸（mm）：
10.5*15.5*11.8mm（W*L*H）释放电压：DC 0.5V 工作温度：-25℃～+70℃ 绝缘电阻：≥100MΩ
线圈与触点间耐压：4000VAC/1分钟
触点与触点间耐压：750VAC/1分钟
2.4.2HK4100F继电器驱动电路原理
HK4100F继电器驱动电路原理图如下图所示，三极管Q1的基极B接到单片机的P3.6，三极管的集电极极C接到继电器线圈的一端，线圈的另一端接到＋5V电源VCC上；继电器线圈两端并接一个二极管IN4148，用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止反向电势击穿三极管Q1及干扰其他电路；R6和发光二极管LED1组成一个继电器状态指示电路，当继电器吸合的时候，LED1点亮，这样就可以直观的看到继电器状态了。
HK4100F继电器驱动电路原理图
（1）当STC89C52单片机的P3.6引脚输出低电平时，三极管Q1饱和导通，＋5V电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，同时状态指示的发光二极管也点亮，继电器的常开触点闭合，相当于开关闭合。
（2）当STC89C52单片机的P3.6引脚输出低电平时，三极管Q1截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，同时状态指示的发光二极管也熄灭，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。注：在三极管截止的瞬间，由于线圈中的电流不能突变为零，继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势，线圈产生的感应电动势则可以通过二极管IN4148释放，从而保护了三极管免被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的干扰，这就是二极管D1的保护作用。
2.5键盘电路
2.5.1键盘电路图
键盘电路图
2.5.2按键说明
S2调小给定温度值，每按一下给定温度值减一；
S3调大给定温度值，每按一下给定温度值加一；
S4切换温度范围，每按一下切换一次，默认为（0℃～80℃），还可切换为（20℃～60℃）；S6闭合则启动温度自动控制，断开则扫描按键。
2.6蜂鸣器报警电路
2.6.1蜂鸣器报警电路图
当STC89C52的P3.7端输出为高电平时，蜂鸣器则报警；当P3.7输出为低电平时，则属于正常情况，蜂鸣器不响。
3.软件设计
3.1软件框图
软件框图
3.2各模块主要程序
3.2.1LCD1602程序
#include
#include
#include "LCM1602.h"
#define lcd_rs P2_7
#define lcd_rw P2_6
#define lcd_e P2_5
#define lcd_bus P0 //数据指令的输入/输出端口
sbit P2_5=P2^5;
sbit P2_6=P2^6;
sbit P2_7=P2^7;
void del_nop(){;}
void del_1ms(uint timecounter) //更好的延时程序1709 {
uint j;
register i;
j=timecounter;
while(1)
{
for(i=71;i>0;i--);
j--;
if(j==0) break;
}
}
/**********判断忙标志，返回的是一个位BF**********/ bit lcd_busy(void)
register bflag; /*bflag is the busy flag BF*/
lcd_rs=0;
lcd_rw=1;
_nop_();
lcd_e=1;
del_nop();
bflag=lcd_bus;
lcd_e=0;
return(bit)(bflag&0x80); /*return the BF flag bit */
}
/*********写命令，有两个参数，第一个是要写的命令控制字，第二个是用来控制是否进行忙标志的判断。
busyflag=1：判断；为0：不判断****************/
void lcd_wrcmd(uchar cmd,bit busyflag)
{
if (busyflag==1)
while(lcd_busy());
lcd_bus=cmd;
lcd_rs=0;
lcd_rw=0;
del_nop();
lcd_e=1;
del_nop();
del_nop();
lcd_e=0;
lcd_bus=0xff; /*needed ?*/
/*********指定要显示的位置************/
void moveto(uchar position)
{
uchar const cmd=0x80;
position-=1;
if(position>32) /*如果大于32，则光标移回上一行*/ position=0;
if (position>=16) /*如果大于16，则光标移到下一行*/ position+=0x30;
//cmd=cmd|position; /*指定初始的位置*/
//lcd_wrcmd(cmd,1);
lcd_wrcmd(position|cmd,1);
}
/************向液晶片写数据***************/
void lcd_wrdata( uchar lcddata)
{
while(lcd_busy());
lcd_bus=lcddata;
lcd_rs=1;
lcd_rw=0;
del_nop();
lcd_e=1;
del_nop();
del_nop();
lcd_e=0;
lcd_bus=0xff;
/************液晶片初始化***************/
void lcd_init(void)
{
lcd_wrcmd(0x38,0); /*two lines ,5x7,8 bit*/
del_1ms(5);
lcd_wrcmd(0x38,0); /*two lines ,5x7,8 bit*/
del_1ms(5);
lcd_wrcmd(0x38,0); /*two lines ,5x7,8 bit*/
del_1ms(5);
lcd_wrcmd(0x38,1);
lcd_wrcmd(0x0c,1);
lcd_wrcmd(0x06,1);
lcd_wrcmd(0x01,1);
}
/************向液晶片写字符串***************/ void lcd_wrstr(uchar *str,uchar position)
{
register i,j;
j= position;
moveto(j);
for(i=0;j<32,str[i]!='\0';i++)
{
if(j++==17) moveto(17);
lcd_wrdata(str[i]);
}
}
3.2.2DS18B20程序
#include
#include
#include "LCM1602.h"
#define BUSY1 (DQ1==0)
sbit DQ1 = P1^0;
//sbit DOWN_30=P3^0;
//sbit UP_31=P3^1;
sbit ON_OR_OFF_35=P3^5;
//sbit RANGE_34=P3^4;
sbit CONTROL_36=P3^6;
sbit ALARM_37=P3^7;
unsigned char idata TMP=0;
void wr_ds18_1(char dat);
unsigned char rd_ds18_1();
/***************延时程序，单位us,大于10us*************/ void time_delay(unsigned char time)
{
time=time-10;
time=time/6;
while(time!=0)time--;
}
/*****************************************************/ /* reset ds18b20 */ /*****************************************************/ void ds_reset_1(void)
{
锅炉控制系统简介 本锅炉控制系统设计遵循先进、可靠、安全、经济、适用、开放的原则。系统控制器采用DCS、计算机系统，能实现锅炉及辅机的热工控制、电气检测、联锁保护、自动调节及控制等，实现锅炉房生产过程控制自动化。 系统组成及技术要求 1系统组成 锅炉采用DCS控制系统集中监控，在锅炉房就地控制室内布置锅炉控制设备。整个锅炉系统的监视及控制功能将通过DCS控制系统实现，DCS将对锅炉系统所有被控对象进行监控，包括闭环控制、设备启、停控制，设备启停状态、远方/就地切换、主要工艺参数的监视（数据采集、LCD画面显示、参数处理、越限报警、制表打印等），并完成设备的连锁保护。机组正常运行时，运行人员主要在锅炉房就地控制室中通过LCD液晶显示器、键盘、鼠标来完成锅炉系统控制功能，只有非正常状态下，运行人员通过就地手操进行控制。 锅炉控制系统采用一套带冗余配置的DCS系统控制器及操作员站，实现对锅炉系统的集中监控，能对锅炉系统进行按键操作的全自动启动和停止的控制。控制系统由下述几部分组成：传感器、变送器，调节器及电动执行器等。同时系统能实现 对重要设备的手/自动切换和必要的手操功能。 锅炉自动调节系统包含下列项目： a 汽包水位自动调节； b 炉膛压力自动调节； c 蒸汽温度自动调节； DCS控制系统按dcS系统进行设计，其系统的配置及主要特性如下： 2、控制方式 采用集控、单机控制方式，集控方式下可以通过操作员站
的键盘和鼠标，对主、辅机设备进行启停，并由联锁功能；对各调节回路进行手动和自动控制；在手动方式下，通过备用操作盘启停设备和用硬手操对调节回路进行控制。系统主要运行在集控方式，只有控制系统故障时才在单机方式下运行。 集控方式下控制的设备有：引风机，鼓风机，给煤机，给水泵等。集控方式下的调节回路有：锅炉喂煤调节，炉膛负压调节，主蒸汽温度自控调节、汽包水位三冲量调节等。 3、主要画面监视及操作功能： 流程图参数显示 调节回路操作显示 电机控制显示 顺序启停操作 事件、报警显示 趋势记录显示保护报警显示 信号一缆表显示报表打印
222010322072023 付珣利自动化01班位置随动系统： 控制系统原理图 （作业一） 1.1系统方块图 1.2控制方案 若电网电压受到波动，ui↑则δu↑u↑n↑uo↑ 所以δu↓u↓n↓从而使n达到稳定。 （作业二） 2.1由原理可知：
Θe （s ）=Θi （s ）—Θ0（s ） US （s ）=K0Θe （s ） Us （s ）=Raia(s)+LaSia+Eb （s ） M(s)=C m ia(s) JS 2θ0(S)+fs θ (S)= M(s)-Mc (s) Eb(s)=Kb θ0(S) 2.2系统传递函数 ) ()(0s s i θθ= () ) )((1))((1)(1))((3 2103 210f JS R S L S K C f JS R S L S C K K K K f JS R S L S K C f JS R S L S C K K K K a a b m a a m a a b m a a m +++ ++++++ ++= m b m a a m C K K K K K C f JS R S L S C K K K K 32103210))((++++ 2.3动态结构图 设定参数：f=20N,J=20K ·m 2,a R =20 Ω,La=1H,Ko=40,k1k2k3=100,Cm=1,Kb=0 （因为暂取Kb=0，测速反馈通道相当于没加进）
图.动态结构图 则开环传递函数为：G(s)= ) 105.0)(1(10 ++s s s 闭环传递函数：Ψ（s ）=10 )105.0)(1(10 +++s s s 2.4信号流图 （作业三）系统性能 3.1系统响应及动态性能指标 单位阶跃响应曲线： 由阶跃响应曲线可得知：系统是稳定的，但震荡次数较多。由闭环主导极点
水温控制系统（B题） 摘要 在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机和电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费。但是利用AT89C51 单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成的控制系统却能解决这个问题。单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，并显示于1602显示器上。该系统具有灵活性强，易于操作，可靠性高等优点，将会有更广阔的开发前景。 水温控制系统概述 能源问题已经是当前最为热门的话题，离开能源的日子，世界将失去一切颜色，人们将寸步难行，我们知道虽然电能是可再生能源，但是在今天还是有很多的电能是依靠火力，核电等一系列不可再生的自然资源所产生，一旦这些自然资源耗尽，我们将面临电能资源的巨大的缺口，因而本设计从开源节流的角度出发，节省电能，保护环境。 一、设计任务 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为 1 升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。 二、要求 1、基本要求 （1）温度设定范围为：40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。 （2）环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。 （3）能显示水的实际温度。 第2页，共11页
2、发挥部分 （1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。 （2）温度控制的静态误差≤0.2℃。 （3）在设定温度发生突变时，自动打印水温随时间变化的曲线。 （4）其他。 一系统方案选择 1.1 温度传感器的选取 目前市场上温度传感器较多，主要有以下几种方案： 方案一：选用铂电阻温度传感器。此类温度传感器线性度、稳定性等方面性能都很好,但其成本较高。 方案二：采用热敏电阻。选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。 方案三：采用DS18B20温度传感器。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出远端引入。此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。 比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此选用方案三。 1.2温度显示模块 方案一：采用8个LED八段数码管分别显示温度的十位、个位和小数位。数码管具有低能耗，低损耗、寿命长、耐老化、对外界环境要求低。但LED八度数码管引脚排列不规则，动态显示时要加驱动电路，硬件电路复杂。 方案二：采用带有字库的12864液晶显示屏。12864液晶显示屏具有低功耗，轻薄短小无辐射危险，平面显示及影像稳定、不闪烁、可视面积大、画面
本科生毕业设计说明书（毕业论文） 题目：热水锅炉电气控制系统设计 学生姓名： 学号： 3 专业：自动化 班级：0 指导教师：师
热水采暖锅炉电气控制系统设计 摘要 锅炉是工业生产或生活采暖的供热源，按其供热的方式分为蒸汽和热水两种。前者主要用于发电、工业生产及间接供热；后者主要用于生活供暖和生活热水。 电气控制系统一般称为电气设备二次控制回路，为了保证锅炉系统一次设备运行的可靠与安全，需要有许多辅助低压电气设备为之服务。这些设备要有以下功能： (1)自动控制功能：高压和大电流开关设备的体积很大，一般都采用操作系统来控制分、合闸，特别是当设备出故障时，需要开关自动切断电路，要有一套自动控制的电气操作设备，对供电设备进行自动控制。 (2)保护功能：电气设备与线路在运行过程中会发生故障，电流(或电压)会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套检测这些故障信号并对设备和线路进行自动调整(断开、切换等)的保护设备。 (3)监视功能：电是眼睛看不见的，一台设备是否带电或断电，从外表看无法分辨，这就需要设置各种视听信号，对一次设备进行电气监视。 (4)测量功能：监视信号只能定性地表明设备的工作状态(有电或断电)，如果想定量地知道电气设备的工作情况，还需要有各种仪表测量设备，测量线路的各种参数，如电压、电流、频率和功率的大小等。 关键词：锅炉系统、、低压电气设备、电机、变频器
Hot water heating boiler electrical control system design ABSTRACT Heating of the boiler is the industrial production or the life of the heating source, according to the heating way is divided into two kinds of steam and hot water. The former is mainly used for power generation, industrial production, and indirect heating; The latter is mainly used for heating and living hot water of life. Electrical control system is generally referred to as the secondary control circuit of the electrical equipment, in order to guarantee a boiler system equipment running reliability and safety, need many low auxiliary electrical equipment for the service. The equipment should have the following functions: (1) automatic control function: the volume of a high voltage and large current switch equipment is very big, generally USES the operating system to control points, closing, especially when the equipment is out of order, need to switch to cut off the circuit automatically, to a set of automatic control electric equipment operation, automatic control of power supply equipment. (2) protection function: electrical equipment and line that breaks down in the process of running, the current (or voltage) is beyond the scope of equipment and line allowed to work with, which requires a set of detecting the fault signal and automatically adjust for equipment and lines (disconnected, switch, etc.) the protection of the equipment. (3) the monitoring functions: electricity is invisible to the eyes, whether a device is charged or blackout, outwardly is unable to distinguish, it is need to set up all kinds of audio and video signals, electrical monitoring
第五节锅炉内胆水温PID控制实验 一、实验目的 1. 根据实验数据和曲线,分析系统在阶跃扰动作用下的动、静态性能。 2. 比较不同PID参数对系统的性能产生的影响。 3. 分析P、PI、PD、PID四种控制规律对本实验系统的作用。 二、实验设备 1. THJ-2型高级过程控制系统实验装置 2. 计算机及相关软件 3. 万用电表一只 三、实验原理 本实验以锅炉内胆作为被控对象，内胆的水温为系统的被控制量。本实验要求锅炉内胆的水温稳定至给定量，将铂电阻TT1检测到的锅炉内胆温度信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制三相调压模块的输出电压（即三相电加热管的端电压），以达到控制锅炉内胆水温的目的。在锅炉内胆水温的定值控制系统中，其参数的整定方法与其它单回路控制系统一样，但由于加热过程容量时延较大，所以其控制过渡时间也较长，系统的调节器可选择PD或PID控制。本实验系统结构图和方框图如图5-1所示。
图5-1 锅炉内胆温度特性测试系统 (a)结构图(b)方框图 可以采用两种方案对锅炉内胆的水温进行控制： （一）锅炉夹套不加冷却水（静态） （二）锅炉夹套加冷却水（动态） 显然，两种方案的控制效果是不一样的，后者比前者的升温过程稍慢，降温过程稍快。无论操作者采用静态控制或者动态控制，本实验的上位监控界面操作都是一样的。 四、实验内容与步骤 1.先将储水箱贮足水量，将阀门F1-1、F1-4、F1-5、F1-13全开，打开电磁阀开关，其余阀门关闭，启动380伏交流磁力泵，给锅炉内胆贮存一定的水量（要求至少高于液位指示玻璃管的红线位置），然后关闭阀F1-13、F1-4及电磁阀，打开阀F1-12，为给锅炉夹套供冷水做好准备。
北京联合大学 实验报告 课程（项目）名称：过程控制 学院：自动化学院专业：自动化 班级：0910030201 学号：2009100302119 姓名：张松成绩：
2012年11月14日 实验一交通灯控制 一、实验目的 熟练使用基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，掌握交通灯控制的多种编程方法，掌握顺序控制设计技巧。 二、实验说明 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，按以下规律显示：按先南北红灯亮，东西绿灯亮的顺序。南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒；到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持25秒，南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮……如此循环，周而复始。如图1、图2所示。 图 1
图 2 三、实验步骤 1．输入输出接线 输入SD 输出R Y G 输出R Y G I0.4 东西Q0.1 Q0.3 Q0.2 南北Q0.0 Q0.5 Q0.4 2.编制程序，打开主机电源编辑程序并将程序下载到主机中。 3.启动并运行程序观察实验现象。 四、参考程序 方法1：顺序功能图法 设计思路：采用中间继电器的方法设计程序。这个设计是典型的起保停电路。
方法2：移位寄存器指令实现顺序控制 移位寄存器位（SHRB）指令将DATA数值移入移位寄存器。S_BIT指定移位寄存器的最低位。N指定移位寄存器的长度和移位方向（移位加=N，移位减=-N）。SHRB指令移出的每个位被放置在溢出内存位（SM1.1）中。该指令由最低位（S_BIT）和由长度（N）指定的位数定义。
水温自动控制系统设计 摘要 水温自动控制系统在工业及日常生活中应用广泛，在生产中发挥着重要作用。实现水温控制的方法很多，如单片机控制、PLC控制等等。而其中用单片机控制实现的水温控制系统，具有可靠性高、价格低、简单易实现等多种优点。单片机用于工业控制是近年来发展非常迅速的领域，现在许多自动化的生产车间里，都是靠单片机来实现的。 温度是工业控制对象主要被控参数之一，在温度控制中，由于受到温度被控对象特性（如惯性大、滞后大、非线性等）的影响，使得控制性能很难提高，有些工艺过程其温度控制的好坏直接影响着产品的质量，因此设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。 为了实现高精度的水温测量和控制，本文介绍了一种以Atmel公司的低功耗高性能CMOS 8位单片机为核心，以PID算法控制以及PID参数整定相结合的方法来实现的水温控制系统，其硬件电路包括温度采集、温度控制、温度显示、键盘输入以及RS232接口等电路。该系统可实现对温度的测量，并能根据设定值对温度进行调节，实现控温的目的。 关键词：AT89S52；温度控制；PT1000；PID
Design of Temperature Automatic Control System ABSTRACT The temperature is one of the mainly charged parameters which are industrial control targets. It is difficult to enhance the control performance due to the characteristics of the temperature charged object. Such as inertia, hysteresis and non-linear, etc…Its temperature control process will have a direct impact on the quality of the product in some technological process. Therefore it is absolute valuable to design a ideal temperature control system. In order to realize the high accuracy survey and control of water temperature. Systematic core is AT89S52, which is a low-power loss, high-performance 8-bit MCU of Atmel Company. The system unifies PID control algorithm and PID parameter tuning to control the water temperature. Its hardware circuit also includes temperature gathering, temperature control and temperature display, keyboard input and RS232 interfaces. The system can realize to survey the water temperature, and it can adjust the temperature according to the setting value. Keywords：AT89S52; temperature control; PT1000; PID
燃气热水锅炉控制 方案要求
基于PLC的锅炉供热控制系统及节能管理平台的设计需求 一、需求目的： 一个锅炉监控系统应主要包含以下几个部分： （1）各种设备状态和系统状态的采集； （2）锅炉和各种执行机构的控制。 设备状态的采集主要是锅炉输出的状态点，循环泵和补水泵给出的状态点，以及水箱等设备的状态点。锅炉的状态点主要包括锅炉的运行状态点、水箱的液位状态点、锅炉故障状态点、锅炉出水温度、锅炉回水温度、锅炉排烟温度；循环泵、补水泵以及电动调节阀等辅助其工作的变频设备的状态点。 系统状态的采集主要分为一次侧和二次侧。一次侧是锅炉到换热器之间的水循环系统，二次侧是到末端的水循环系统主要是指换热器循环系统。一次侧采集的状态包括一次侧供水温度、一次侧回水温度、一次侧供水压力、一次侧回水压力、烟温及燃烧机的工作状态及水箱水位、；二次侧采集的状态包括二次侧供水温度、二次侧回水温度、二次侧供水压力、二次侧回水压力；还有室外温度的采集，即可根据室外温度实现锅炉监控系统的自动控制。 锅炉和各种执行机构的控制主要是对锅炉本体的启停控制和
各种电动阀门的控制。将锅炉房内各个设备、仪器仪表、传感器、执行机构及通讯模块组成在线监控系统，经过完成对锅炉房和其它现场设备的数据采集和控制功能从而实现锅炉房的全自动控制，能够安全启停机组，达到无人值守。 供热管网经过控制系统的在线监测应实现以下目的： （1）监控各管网节点的实时数据，为系统管理和科学管理进行调度提供参数数据； （2）系统平衡功能计算，供热管网内的热水流动需要一定的水泵做功来完成，不合理的管网设计和建造将带来极大的能源浪费，经过对管网的相关部位的压力检测、增设压力调节阀，对管网的各部分压力进行合理的平衡分配（水平衡、热平衡等），能够大大地降低管网水泵的能源消耗； （3）异常报警，做到对管网异常及时准确响应； （4）能够监测各个主、支线管网，重要客户的实时用气量、对水、电、气实时采集，以便监管和控制。 二、燃气锅炉供热控制系统硬件部分： 1、PLC是整个控制系统的核心部件,采用西门子系列可编程逻辑控制器； 2、现场数据采集系统由温度传感器、压力传感器、燃气报警器、火焰监视器、水位传感器等组成；
1 PLC构成及WinCC的组态 采用WinCC组态技术设计多机联网运行的实时监控系统，核心思想是通过计算机超强的处理能力，以软件实现实际生产过程变化，把传统控制中进行人工操作或数据分析与处理、数据输出与表达的硬件，利用方便的PC机软硬件代替。 建立WinCC组态监控系统。首先启动WinCC，建立一个单用户项目——添加通讯驱动程序——选择通道单元——输入逻辑连接名，确定与S7—300端口的通讯连接。然后在驱动程序连接下建立结构类型和元素，给过程变量分配一个在PLC中的对应地址（地址类型与通讯对象相关），给除二进制变量外的过程变量和内部变量设定上限值和下限值（当过程值超出上限值和下限值的范围时，数值将变为灰色，并且不可以再对其进行任何处理）。 接着创建和编辑主导航画面、单台空压机组态画面、远程监控画面、分析诊断画面、数据归档画面、报警显示画面、报警在线限制值画面、报表打印画面、用户登录方式画面等。对画面中添加的按钮、窗口和静态文本等，进行组态变量连接、状态显示设置等等。 再对远程控制画面中的启动/停止按钮进行变量连接，设置手动控制和自动控制两种方式，并且手动控制为高级控制方式。通过设置随变量值的变化范围而改变颜色的比功率棒图进行故障诊断分析；通过对过程值的归档，建立历史和当前的表格与曲线两种状态的监控界面；利用报警和报表打印等，实现信息上报、及时反馈的功能，实现最佳的生产状态监测控制。还可通过用户管理权限的设置，为不同级别的用户设置权限和等待空闲时间，以更好地安全防护。 1.1 PLC控制柜的组成 (1) 电源部分 (2) CPU模块 西门子S7-300PLC，型号为CPU315-2 DP，它集成了MPI接口，可以很方便的在PLC站点、操作站OS、编程器PG、操作员面板建立较小规模的通讯。它还集成了PROFIBUS-DP接口，通过DP可以组建更大范围的分布式自动化结构。 工作电压:DC 24V; 通讯方式:CP5611网卡进行通讯; 通讯协议:PROFIBUS-DP。 (3) 模拟量输入模块 采用西门子SM331-7NF00-OABO模拟量输入模块。输入所采集到的信号至控制单元。规格:AI 8×16bit; (4) 模拟量输出模块 采用西门子SM332-5HD01-OABO模拟量输出模块。输出控制信号至执行机构。规格:AO 4×12 bit (5) 数字量模块 本系统采用西门子SM323-1BH01-0AA0数字量模块，该模块集成了8路数字量输入通道和8路数字量输出通道。锅炉内胆水温控制系统没用到此模块，但在硬件组态时需编入硬件组态。 1.2 基于PLC的锅炉内胆水温控制的系统结构
《电子技术综合设计》 设计报告 设计题目：水温自动控制系统 组长姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 姓名：学号： 专业与班级：工业自动化14-16班 时间： 2016 ～ 2017 学年第（1）学期指导教师：陈烨成绩：评阅日期：
一、课题任务 设计并制作一个水温自动控制系统，对1.5L净水进行加。水温保持在一定范围内且由人工设定。 细节要求如下： 1.温度设定范围为40℃~90℃，最小分辨率为0.1℃，误差≤1℃。 2.可通过LCD显示屏显示温度目标值与实时温度。 3.可以通过键盘调整目标温度的数值。 二、方案比较 1.系统模块设计 为完成任务目标，可以将系统分为如下几个部分：5V直流电供电模块、测温模块、80C52单片机控制系统、键盘控制电路、温度显示模块、继电器控制模块、强电加热电路。通过各模块之间的相互配合，可以完成水温检测、液晶显示、目标值设置、水温控制等功能。 系统方框图如下：
2.5V直流电供电模块 方案一：直接用GP品牌的9v电池，然后接通过三端稳压芯片7805稳压成5伏直流电源提供给单片机系统使用，接两个5伏电源的滤波电容后输出。 方案二：通过变压器，将220v的市电转换成9v左右的交流电，变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波。要得到一个比较稳定的5v电压，在这里接一个三端稳压器的元件7805。 由于需要给继电器提供稳定的5V电压，而方案一中导致电池的过度损耗，无法稳定带动继电器持续工作，所以我们选用能够提供更加稳定5v电源的方案二。 3.测温模块 经查阅资料,IC式感温器在市场上应用比较广泛的有以下几种： AD590：电流输出型的测温组件,温度每升高1 摄氏度，电流增加1μA，温度测量范围在-55℃～150℃之间。其所采集到的数据需经A/D 转换，才能得到实际的温度值。 DS18B20：内含AD转换器，所以除了测量温度外，它还可以把温度值以数字的方式(9 B i t ) 送出，因此线路连接十分简单，它无需其他外加电路，直接输出数字量，可直接与单片机通信，读取测温数据。它能够达到0.5℃的固有分辨率，使用读取温度暂存寄存器的方法还能达到0.0625℃以上精度，温度测量范围在-55℃～125℃之间，应用方便。 SMARTEC感温组件:这是一只3个管脚感温IC，温度测量范围在 -45℃～13℃，误差可以保持在0.7℃以内。 max6225/6626：最大测温范围也是-55～+125℃，带有串行总线接口，测量温度在可测范围内的的误差在4℃以内，较大，故舍弃该方案。 本设计选用DS18B20感温IC，这是因其性能参数符合设计要求，接口简单，内部集成了A/D 转换，测温更简便，精度较高，反应速度快，且经过市场考察，该芯片易购买，使用方便。 下面是DS18B20感温IC的实物和接口图片
蒸汽锅炉监控系统方案 华控伟业科技有限公司 2007年12月
一、方案概述 锅炉控制系统的主要任务是保证锅炉的安全、稳定运行，减轻操作人员的劳动强度，同时提高热效率，降低煤、电的消耗量，实现经济运行，而且要便于操作、易于生产管理。根据国家锅炉主管部门的技术要求和我公司多年锅炉控制经验及《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的要求提出本锅炉计算机控制系统方案。 控制系统采用“集中监测，分散控制”控制思想。是微型计算机软硬件、自动监控仪表、变频节能等几项技术综合运用。控制系统具有完善的监控功能，实现锅炉的联锁起停、燃烧系统的自动调节、汽包水位的自动调节、除氧罐水位的自动调节、电机及变压器的在线监测和保护功能，保障锅炉系统安全、稳定、经济地运行。 本系统以我公司自主研发的锅炉上位机软件作为监控主站，实现锅炉的自动调节、记录分析、报表打印、语音报警、黑匣子及运行指标记录等功能，达到集中监测的目的；以我公司研发的各种锅炉监控仪表实现炉体各部分的分散控制；两者之间采用CAN总线通讯方式，最大限度的减少电缆接线数量，减轻维护量。 本系统的优势在于即使上位机出现故障时，在仪表分散监控下也可以保证锅炉系统的正常运行，实现锅炉监控的双重运行保证，进一步降低事故的发生。 二、系统的硬件组成 控制系统的硬件组成由以下部分：
1. 安装于现场一次仪表、执行机构及电机 一次仪表包括热电偶、热电阻及各种压力、差压变送器、传感器等。 执行机构指用于鼓、引风风量调节、炉排调速、汽包水位调节的执行器、调节阀及变频器等。 电机指引风、鼓风、炉排、给水泵、出渣、除灰、除氧泵等各种电机。 2. 安装于集控室的仪表操作台 仪表操作台内装有与本台锅炉运行相关的炉膛温度、炉膛负压、给水压力、蒸汽压力、给水流量、蒸汽流量的监测仪表、汽包水位三冲量调节仪、炉排调速器、引风控制器、鼓风控制器，以及引风、鼓风、炉排、给水泵电机的起停按钮、指示灯和引风、鼓风、给水泵电机的电机智能监控器显示表等。 3．安装于集控室的计算机操作台、工业电视操作台 计算机操作台装有一套计算机，包括工控机主机、显示器、键盘、鼠标、音箱、打印机及电源抗干扰抑制器、UPS等。 工业电视操作台安装用于监视蒸汽锅炉汽包水位的工业电视。 4. 安装于水处理间的水处理仪表操作台、除氧罐水位控制柜 水处理仪表操作台装有锅炉房水处理包括软化、除氧部分的温度、压力、流量、液位等仪表。 除氧罐水位控制柜用于除氧罐水位、水温的自动控制。 5．安装于配电室的变频柜
锅炉内胆温度控制系统设计 一．引言 过程控制是自动化的重要分支，其应用范围覆盖石油、化工、制药、生物、医疗、水利、电力、冶金、轻工、建材、核能、环境等许多领域，在国民经济中占有极其重要的地位。无论是在现代复杂工业生产过程中还是在传统生产过程的技术改造中，过程控制技术对于提高劳动生产率、保证产品质量、改善劳动条件以及保护生态环境、优化技术经济指标等方面都起着非常重要的作用。 过程控制的主要任务是对生产过程中的有关参数(温度、压力、流量、物位、成分、湿度、PH值和物性等)进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化，在保证产品质量和生产安全的前提下，是连续型生产过程自动的进行下去。实际的生产过程千变万化，要解决生产过程的各种控制问题必须采用有针对性的特殊方法与途径。这就是过程控制要研究和解决的问题。二．任务和要求 任务：设计锅炉内胆温度控制系统，选择合适的传感器、控制器和执行器，使其满足一定的控制要求。 要求：本系统的控制对象为锅炉内胆的水温，要求锅炉内胆的温度的稳定值等于给定值，误差保持在 5%的误差带以内。 三．总体方案 系统组成：本实验装置由被控对象和控制仪表两部分组成。系统动力支路分两路:一路由三相(380V交流)磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成;另一路由日本三菱变频器、三相磁力驱动泵(220V变频)、涡轮流量计及手动调节阀组成。1．原理框图 图1
2．简要原理 单闭环锅炉水温定值控制系统的结构示意如课程设计指导书所示，图1为其结构框图。其中锅炉内胆为动态循环水，磁力泵、电动调节阀、锅炉内胆组成循环供水系统。而控制参数为锅炉内胆的水温，即要求锅炉内胆的水温等于设定值。先通过变频器-磁力泵动力支路给锅炉内胆打满水，然后关闭锅炉内胆的进水阀。待系统投入运行后，再打开锅炉内胆的进水阀，允许变频器-磁力泵以固定的小流量使锅炉内胆的水处于循环状态。在锅炉内胆水温的控制过程中，由于锅炉内胆由循环水，因此锅炉内胆循环水水温控制相比于内胆静态水温控制时更充分，因而控制速度有较大的改善。 在结构原理框图中可以清楚的看出，我们给定温度的设定值，将温度传感器的值与设定值相比较，把偏差值送入PID调节器，PID调节器的输出信号送入可控硅调压装置，经调压装置输出的电压信号来控制加热装置的阻值，从而控制锅炉内胆的水温。此控制系统为单闭环反馈系统，只要PID参数设置的合理，就能够使系统达到稳定。 3．优缺点分析 优点：单闭环系统结构简单，稳定性好、可靠性高，在工业控制中得到广泛的应用。 缺点：对动态特性复杂、存在多种扰动或扰动幅度很大，控制质量要求高的生产过程，简单控制系统难以满足要求 四．元器件的选择与参数整定 1．元器件的选择： (1)被控对象 由不诱钢储水箱、4.5千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒构成)、冷热水交换盘管和敷朔不锈钢管道组成。 模拟锅炉：本装置采用模拟锅炉进行温度实验，此锅炉采用不锈钢精制而成，设计巧妙。 管道：整个系统管道采用不诱钢管组成，所有的水阀采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱底有一个出水阀，当水箱需要更换水时，将球阀步打开直接将水排出。 (2)检测装置 变送器：采用工业用的扩散硅压力变送器，含不诱钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。 温度传感器：本装置采用六个Pt100传感器，分别用来检测上水箱出口、锅炉内胆、锅炉夹套以及盘管的水温。经过调节器的温度变送器，可将温度信号转换成4~20mA DC电流信
红色为重点（2016年考题） 第一章 1-2 仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开闭的工作原理，并画出系统方框图。 解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机反转带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离开闭自动控制。系统方框图如下图所示。 1-4 题1-4图为水温控制系统示意图。冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水流量变化用流量计测量。试绘制系统方块图，并说明为了保持热水温度为期望值，系统是如何工作的？系统的被控对象和控制装置各是什么？ 解工作原理：温度传感器不断测量交换器出口处的实际水温，并在温度控制器中与给定温度相比较，若低于给定温度，其偏差值使蒸汽阀门开大，进入热交换器的蒸汽量加大，热水温度升高，直至偏差为零。如果由于某种原因，冷水流量加大，则流量值由流量计测得，通过温度控制器，开大阀门，使蒸汽量增加，提前进行控制，实现按冷水流量进行顺馈补偿，保证热交换器出口的水温不发生大的波动。 其中，热交换器是被控对象，实际热水温度为被控量，给定量（希望温度）在控制器中设定；冷水流量是干扰量。 系统方块图如下图所示。这是一个按干扰补偿的复合控制系统。
1-5图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量及各部件的作用，画出系统方框图。 解加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压Uc的平方成正比，Uc增高，炉温就上升，Uc 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压Uf。Uf作为系统的反馈电压与给定电压Ur进行比较，得出偏差电压Ue，经电压放大器、功率放大器放大成au后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T°C，热电偶的输出电压Uf正好等于给定电压Ur。此时，Ue=Ur-Uf=0，故U1=Ua=0，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使Uc保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T°C由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程,控制的结果是使炉膛温度回升，直至T°C的实际值等于期望值为止。 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压ru（表征炉温的希望值）。系统方框图见下图。 注意:方框图中被控对象和被控量放在最右边,检测的是被控量,非被控对象. 第二章 2-2 设机械系统如图2—57所示，其中x i为输入位移，x o为输出位移。试分别列写各系统的微分方程式及传递函数。
电气控制系统设计说明书 题目:热水锅炉电气控制系统设计 学生姓名： 学号： 班级:
热水锅炉电气控制系统设计 目录 摘要 (1) 一锅炉系统 ................................................ 错误!未指定书签。 1.1锅炉系统概况....................................... 错误!未指定书签。 1.1.1锅炉的分类................................... 错误!未指定书签。 1。1.2锅炉设备配置................................ 错误!未指定书签。 1。2锅炉设备工艺要求.................................. 错误!未指定书签。 1.2.1热水锅炉供暖系统简介......................... 错误!未指定书签。 1。2。2锅炉及部分辅机设备的功能................... 错误!未指定书签。 1.2.3锅炉运行中的有关参数......................... 错误!未指定书签。
1。2。4锅炉工作的基本过程......................... 错误!未指定书签。 1。2.5锅炉供暖系统主要包括的两个控制任务.......... 错误!未指定书签。 1.2.6锅炉燃烧控制系统的任务主要................... 错误!未指定书签。二电气控制线路设计 ........................................ 错误!未指定书签。 2.1常用的控制线路的基本回路的组成..................... 错误!未指定书签。 2。2常用电气图举例.................................... 错误!未指定书签。 2。2。1点动控制线路............................... 错误!未指定书签。 2。2.2连续运转控制线路（自锁) ..................... 错误!未指定书签。 2.2。3两地控制线路................................ 错误!未指定书签。 2。3热水采暖锅炉辅机电气图设计........................ 错误!未指定书签。 2.3.1设计控制系统的要求........................... 错误!未指定书签。
实验三、锅炉内胆温度二位式控制实验 一、实验目的 1）、熟悉实验装置，了解二位式温度控制系统的组成。 2）、掌握位式控制系统的工作原理、控制过程和控制特性。 二、实验设备 过程控制实验装置、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线。 三、实验原理 1、温度传感器 温度测量通常采用热电阻元件（感温元件）。它是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。其电阻值与温度关系式如下： Rt＝Rt [1+α(t-t0)] 式中Rt——温度为t(如室温20℃)时的电阻值； Rt 0——温度为t (通常为0℃)时的电阻值； α——电阻的温度系数。 可见，由于温度的变化，导致了金属导体电阻的变化。这样只要设法测出电阻值的变化，就可达到温度测量的目的。 虽然大多数金属导体的电阻值随温度的变化而变化，但是它们并不能都作为测温用的热电阻。作为热电阻的材料一般要求是：电阻温度系数小、电阻率要大、热容量要小；在整个测温范围内，应具有稳定的物理、化学性质和良好的重复性；并要求电阻值随温度的变化呈线性关系。 但是，要完全符合上述要求的热电阻材料实际上是有困难的。根据具体情况，目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜。本装置使用的是铂电阻元件PT100，并通过温度变送器（测量电桥或分压采样电路或者AI人工智能工业调节器）将电阻值的变化转换为电压信号。 铂电阻元件是采用特殊的工艺和材料制成，具有很高的稳定性和耐震动等特点，还具有较强的抗氧化能力。 在0~650℃的温度范围内，铂电阻与温度的关系为：
Rt ＝Rt 0(1+At+Bt 2+Ct 3) 式中Rt ——温度为t(如室温20℃)时的电阻值； Rt 0——温度为t 0(通常为0℃)时的电阻值； A 、 B 、 C 是常数，一般A=3.90802*10－31/℃，B=-5.802*10－71/℃，C=-4.2735*10－121/℃。 Rt-t 的关系称为分度表。不同的测温元件用分度号来区别，如Pt100、C U 50等。 2、二位式温度控制系统 二位控制是位式控制规律中最简单的一种。本实验的被控对象是1.5KW 电加热管，被控制量是复合小加温箱中内套水箱的水温T ，智能调节仪内置继电器线圈控制的常开触点开关控制电加热管的通断，图3-1为位式调节器的工作特性图，图3-2为位式控制系统的方块图。 图3-1、位式调节器的特性图 由图3-1可见，在一定的范围内不仅有死区存在，而且还有回环。因而图3-2所示的系统实质上是一个典型的非线性控制系统。执行器只有“开”或“关”两种极限输出状态，故称这种控制器为两位调节器。 该系统的工作原理是当被控制的水温测量值V P =T 小于给定值V S 时，即测量 值〈给定值，且当e=VS-VP ≥dF 时，调节器的继电器线圈接通，常开触点变成常闭，电加热管接通380V 电源而加热。随着水温T 的升高，Vp 也不断增大，e 相应变小。若T 高于给定值，即Vp 〉Vs ，e 为负值，若e ≤-dF 时，则两位调节器的继电器线圈断开，常开触点复位断开，切断电加热管的供电。由于这种控制方
基于单片机的水温控制系统设计 摘要 温度控制系统可以说是无所不在，热水器系统、空调系统、冰箱、电饭煲、电风扇等家电产品以至手持式高速高效的计算机和电子设备，均需要提供温度控制功能。本系统的设计可以用于热水器温度控制系统和饮水机等各种电器电路中。它以单片机AT80C51为核心，通过3个数码管显示温度和4个按键实现人机对话，使用单总线温度转换芯片DS18B20实时采集温度并通过数码管显示，并提供各种运行指示灯用来指示系统现在所处状态，如：温度设置、加热、停止加热等，整个系统通过四个按键来设置加热温度和控制运行模式。 关键词：单片机、数码管显示、单总线、DS18B20. Based Temperature Control System Abstract Temperature control system can be said to be ubiquitous, water heaters, air conditioning systems, refrigerators, rice cookers, electric fans and other home appliances as well as high-speed and efficient hand-held computers and electronic equipment are required to provide temperature control. The system design can be used for drinking water heater temperature control systems and other electrical circuits. AT80C51 microcontroller as the core of it, through the three temperature digital display and 4 keys to achieve man-machine dialogue, the use of single-chip bus temperature conversion temperature DS18B20 real-time acquisition and through the digital display and offers a variety of operating light to indicate system now live in the state, such as: temperature setting, heating, and stop heating, the entire system through the four buttons to set the heating temperature and control the operating mode. KEY WORDS：Microcontroller, digital display, single bus, DS18B20 绪论