基于单片机的小型开水锅炉控制系统设计
基于单片机的锅炉控制系统_毕业设计论文
1 绪论本文详细介绍了一款基于单片机的锅炉监控系统，该系统能根据锅炉现场检测出各个状态，如实现温度、压力、水位、液位等的监控，具有数码管显示、报警的功能。
能够快速、稳定、安全、可靠地对工业锅炉进行智能化监控。
1.1 背景资料及研究意义当今，环境与发展已成为人类社会面临的两大课题，而这些问题的解决无一不与能源密切相关。
我国的锅炉目前以煤为主要燃料，耗煤量接近全国煤产量的三分之一。
同时，锅炉燃用的主要是中、低质煤，工业污染十分严重；而且锅炉形式比较陈旧，生产效率和自动化程度低，这又进一步加重了环境污染的程度。
因此，调整能源消费结构，逐步提高使用液体燃料和气体燃料的比例是加强环境保护、实施可持续发展战略的措施之一。
其中油、气燃料作为优质、高效、环保型清洁能源有着广阔的应用前景。
由于历史条件的原因，我国的锅炉生产自动化程度长期以来一直都较发达国家落后许多。
目前运行的各行业的锅炉有50多万台，其中相当一部分还在使用常规仪表进行控制，有的甚至还处在人工加常规仪表的半自动控制状态。
这样不仅难以做到平稳操作，安全生产也没有确定的保证，人工的劳动强度大，生产条件差。
工业锅炉是工业生产和生活上应用广泛的热能动力设备，锅炉汽包水位的平衡是保证锅炉安全生产运行的必要条件，也是锅炉正常生产运行的重要指标之一。
水位过高会影响汽水分离产生蒸汽带液现象影响汽水分离装置的正常工作，导致锅炉出口蒸汽带水和含盐量过大，使过热器受热面结垢甚至破坏，影响机组的正常运行和经济性指标。
若汽包水位过低，会使锅炉水循环工况破坏，导致水冷壁供水不足而烧坏，可能造成重大锅炉事故。
工业锅炉汽包水位控制的任务是监测锅炉的蒸发量并及时报警，使汽包水位维持在工艺允许的范围内。
所以这就要求我们对锅炉的温度、流量、水位、压力等参数实行实时的监控，以便于工作人员更好地对锅炉进行控制，以免事故的发生。
1.2 锅炉控制系统的一般结构与工作原理锅炉是一种承受一定工作压力的能量转换设备.其作用就是有效地把燃料中的化学能转换为热能，或再通过相应设备将热能转化为其它生产和生活所需的能量形式，长期以来在生产和居民生活中都起很重要的作用。
单片机在小型开水锅炉控制系统中的应用-任务书
（1）系统要求电源为标准的5V电压，单片机接收信号采取中断方式；
（2）水温控制：要求系统能实现对水温的预设，当水温超出设定温度时，能够及时报警；
（3）水位控制：系统能够将水位控制在上限和下限之间，当水位超出该范围时，能够报警。
（4）按键功能：能够对水温进行预设和设置水温与实际温度的转换。
5.2010年5月10日-5月30日（第11-13周），设计仿真、程序调试、线路板制作调试，整理、撰写毕业设计报告。
6. 2010年5月31-6月13日（第14-15周）上交毕业设计报告，指导教师、评阅教师审查评阅设计报告，毕业设计答辩资格审查。毕业设计答辩，学生修改整理设计报告。
毕业论文（设计）任务书
题目名称单片机在小型开水锅炉控制系统中的应用
学生姓名
所学专业
电气工程及自动化
班级
指导教师姓名
所学专业
机电一体化
职称
完成期限
2008年12月7日至2010年6月13日
一、论文（设计）主要内容及主要技术指标
1.主要内容
利用单片机技术实现小型开水锅炉控制系统的改造，利用单线数字温度传感器及光电对管实现对水温、水位检测并达到控制的目的。
1.2009年12月7日-2010年1月24日，下达毕业设计任务书；寒假期间完成英文资料翻译和开题报告。
2. 2010年3月1-3月14日（第1-2周），指导教师审核开题报告、设计方案和英文资料翻译。
3.2010年3月15日-5月2日（第3-9周），毕业设计单元部分设计。
4.2010年5月3日-5月9日（第10周），毕业设计中期检查。
二、毕业论文（设计）的基本要求
1.毕业设计报告：有400字左右的中英文摘要，正文后有20篇左右的参考文献，正文
基于单片机的锅炉温度水位控制系统设计讲解
基于单片机的锅炉温度水位控制系统设计讲解锅炉温度水位控制系统是一种常见的自动控制系统，通过监测锅炉的温度和水位，控制供应给锅炉的燃料或冷却水的流量，以维持锅炉的稳定运行。
在本文中，我将详细讲解基于单片机的锅炉温度水位控制系统设计。
首先，我们需要了解整个系统的基本结构。
该系统由传感器、单片机、执行机构和显示器组成。
传感器负责监测锅炉的温度和水位，并将信号传输给单片机。
单片机根据接收到的信号，通过调节执行机构控制燃料或冷却水的流量，以维持锅炉的温度和水位在设定的范围内。
系统通过显示器实时显示锅炉的温度和水位信息。
接下来，我们讲解系统的硬件设计。
首先，选取适合的温度和水位传感器。
温度传感器可选择热敏电阻或热电偶，这些传感器的输出信号与温度成正比。
水位传感器可选择浮子式或电极式传感器，这些传感器根据液位的变化产生不同的电信号。
接下来是单片机的选择。
由于单片机需要进行模拟信号的采集和数字信号的处理，我们需要选择具备这些功能的单片机。
例如，常见的AVR系列和PIC系列单片机都具备这些功能。
然后，我们进行编程设计。
编程设计主要包括信号的采集和处理、控制算法以及与执行机构的通信。
首先，单片机需要通过ADC模块采集传感器的模拟信号，并进行数字信号处理。
然后，通过控制算法计算控制量，根据控制目标调节执行机构的控制量。
最后，通过与执行机构的通信，控制燃料或冷却水的流量。
在编程设计中，需要考虑温度和水位的检测范围、设定范围以及控制目标。
根据具体的控制需求，可以采用比例控制、积分控制、微分控制或PID控制等控制算法。
在硬件电路设计中，还需要为单片机提供稳定可靠的电源，通过适当的滤波和隔离电路，保证传感器的信号质量。
最后，还需要设计一个合适的显示器，以便实时显示锅炉的温度和水位信息。
可以选择液晶显示器或数码管进行显示。
通过以上的设计，基于单片机的锅炉温度水位控制系统可以实现锅炉的自动稳定运行。
系统可以根据锅炉的温度和水位变化实时调节燃料或冷却水的流量，避免温度过高或水位过低对锅炉造成的损坏。
完成版基于单片机的锅炉温度控制系统的设计
1.1课题背景及研究意义锅炉是一种热能转换设备，由锅和路两大主体和保证其安全经济连续运行的附件，仪表附属设备，自控和保护系统组成，水在锅（锅筒）中不断被炉里燃料燃烧释放出来的能量加热，温度升高并产生带压蒸汽，由于水的沸点随压力的升高而升高，锅是密封的，水蒸气在里面的膨胀受到限制而产生压力形成热动力（严格的说锅炉的水蒸气是水在锅筒中定压加热至饱和水再汽化形成的）作为一种能源广泛使用。
锅炉广泛用于生产和生活之中。
中小型锅炉作为供暖设备用于提供热水，取暖方面得到了广泛应用。
目前，取暖多采用集中供暖方式。
集中供暖，一般都是按一个采暖季每平方（建筑面积）来收费的，对北方地区来说，天气比较冷，需要供暖时间长，应该集中供暖省钱。
指集中集团式供暖的一种形式。
从能源利用方面讲，集中供暖一次性投资大，运行费用高，无论是否需要，暖气始终全天供热，因楼层不同而造成温度不均，若遇到供暖偏热，居民只有开窗降温，使宝贵的能源白白浪费。
这种供暖方式从原理上而言，效率较高。
集中供暖的锅炉大多数是燃媒锅炉，锅炉燃烧时污染大，已经带来了严重的环境污染问题。
由于这些用户采用集中取暖，给个别用户带来不便的缺陷。
基于这种情况，近年来采用以天然气，液化石油气为燃料的中小型燃气锅炉具有高效、环境污染小，发热量大甚至无污染等特点，受到普遍欢迎。
尤其在国外，燃气锅炉目前已得到了普遍应用。
家用燃气锅炉常见的是套管式燃气锅炉、板换式燃气锅炉、冷凝式燃气锅炉。
随着科技的发展以及各种客观条件的具备，生活采暖用燃气锅炉的应用也必将得到进一步的发展与推广。
随着燃料不断补给，燃料充足，城市燃气管网逐步完善，燃气使用率逐步会提高。
市场经济的发展与开放，国有企业享受国家能源补贴的取消，住房逐渐私有化，供热管网费、采暖费全部由个人支付。
会有越来越多的人放弃集中供热方式而采用分散采暖方式。
而小型家用燃气锅炉的使用作为集中供暖的一个很好补充或替代它必将被越来越多的人关注和选用成为趋势。
“基于单片机STM32的锅炉水温控制系统的设计与实现”
在单 片机 作用 下 的工作 原理 。基 于单 片机 的温度 控制 系统设
计 不仅 大大 提升 了温度 测量 的准 确性 ，同时也使 得温 度采 样
的过程 可 以通过信 号过 滤 的形式 得 以呈 现 ，在通 过数 字滤 波 信 号 的传输 将最 终 的温度 指数展 示到 Ｌ Ｅ Ｄ 显 示屏 上 。这时 我 们 可 以对 比这一 时段 的温度值 与 之前设 定好 的温 度值 ，通 过 积 分分 离 的方式来 对其 中的偏差 进行 准确计 算 ，这就 得到 了 最终 的温 度输 出控制 值 。这一控 制量 的数 值还 可用 于对导 通 时 间的计 算方 面 ，通 过对 加热 功率 的核算 来实 现合理 调节 温
ＡＣ ＡＤＥ ＭＩ Ｃ Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ ＡＲ Ｃ Ｈ 学术研 究
水温 “ 基于单片ｔ １ ［ Ｓ Ｔ Ｍ ３ ２ 的锅炉
控制系统的设计与实现＂
◆连 迅
摘 要 ：锅 炉是 一种 广泛应 用 于化 工、 冶金 、 医药等领 域 的重要 设备 ，锅 炉水 温的控 制 与调 节 对 于 确 保锅 炉 正常 工作有 着至 关重要 的意 义 。基 于单 片机 的 温度控 制 系统相较 于数 字调 节仪 表有 着更 高的 灵 活性和 稳定性 。本 文就基 于单片机Ｓ Ｔ Ｍ３ ２ 的锅 炉水温控 制 系统设计进 行 了细致分析 。 关键 词 ：单 片机 ；温度控 制 系统 ；原理 ； 系统设计
角 度分 析 ， 基 于单 片 机的 温度控 制 系统有 着更 强 的扩展性 ，
这对于生产效率而言也是极其重要的保障。
参考 文献
脚
［ １ ］ 刘攀 ， 俞 杰． 基 于 单 片机 的 温度 测 控 系统 Ｕ ］ ． 兰 州交 通 大 学学
基于单片机的锅炉自动控制系统
基于单片机的锅炉自动控制系统范子阳机教011班摘要：本文介绍一种新型单片机控制的锅炉采暖自动系统的组成，工作原理及特点。
对改造旧锅炉，提高自动化水平提供了一种有效的方法。
关键字：锅炉；自动控制系统；单片机Abstract：Automatic control system is important guarantee for run of boiler . The composition and work principle and characteristics of thermal auto-regulating system for boiler are introduced in paper which offers an effective method for modification on old boiler and for heat efficiency and coal saving.Keywords:boiler；auto-regulating system；single board computer.1 引言热水锅炉是目前广泛应用于居民住宅采暖的供热设备之一。
供热系统示意图如图１所示。
其工作原理是，热水锅炉将水进行加热，当水温达到要求时，启动循环水泵将供热管道的水进行加压循环，从而使住宅内的散热器升温达到采暖的目的。
图 1 供热系统示意图在供热期间，由于供热管道有一定的水量损失，为保证供热质量，必须通过补水泵对锅炉进行补水。
补水的原则是：在设备和管道承压能力下保证系统水不汽化。
传统的热水锅炉供热系统中，循环泵的启动和停止有由人工操作，而补水泵是由安装在回水管上的电接点压力表控制的。
通过电接点压力表设定的回水管补水压力的上下限值，来控制补水泵的停止和工作。
其中压力上限值应不大于管道和锅炉所承受的最大压力，压力下限值应保证系统水不汽化。
这种补水控制有如下缺点：（１）补水泵频繁启动和停止。
基于单片机的锅炉控制系统的设计
基于单片机的锅炉控制系统的设计摘要：本文主要介绍了一种基于单片机的锅炉控制系统的设计，该系统功能完善，稳定可靠，能够有效地实现锅炉的自动控制和监控。
本文首先介绍了锅炉控制系统的原理及相关的技术知识，然后针对锅炉控制系统的需求和特点，设计出了一种基于单片机的锅炉控制系统方案，并详细阐述了系统的硬件结构及软件设计思路。
最后，通过实际的测试和应用结果验证，证明了该系统具有良好的控制效果和稳定性，具有广泛的应用前景。
关键词：单片机；锅炉控制系统；自动控制；监控；稳定性Abstract:This paper mainly introduces a design of a boilercontrol system based on a single-chip microcomputer. The system is fully functional, stable and reliable, and can effectively implement automatic control and monitoring of the boiler. This paper first introduces the principle of theboiler control system and related technical knowledge. Then, based on the requirements and characteristics of the boiler control system, a scheme of a single-chip microcomputer-based boiler control system is designed, and the hardware structure and software design ideas of the system are explained in detail. Finally, through actual tests and application results verification, the system has good control effect andstability, and has a wide range of application prospects.Keywords: single-chip microcomputer; boiler control system; automatic control; monitoring; stability引言：锅炉是工业中用于生产热能和蒸汽的重要装备之一，具有功能强大、操作简便等优点，已得到广泛的应用。
基于单片机锅炉液位控制系统设计
摘要：文章主要设计了一种锅炉液位控制器，它以8051作为单片机。
通过8051单片机、液位传感器和模数转换器等硬件系统和软件设计方法，实现具有液位检测报警和控制的双重功能，同时也具有报警和显示控制的功能，并对液位和压力值进行显示。
本系统是基于单片机的水暖锅炉控制系统，在设计中主要有水位检测、温度检测、按键控制、水位控制、显示部分、故障报警等几部分组成来实现供暖控制。
关键词：锅炉液位控制；单片机；压力传感器；模数转换器0 引言目前我国燃烧锅炉的数量众多，现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的四分之一，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。
锅炉微机控制，是近年来新开发的一项新技术。
它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，工业锅炉采用的是微机控制和原有的仪表控制。
由于被控对象和过程的非线性、时变性，多参数间的强耦合、随机干扰等因素，使得建立被控对象的精确数学模型变得很困难。
在这些复杂的系统面前，传统的控制方法无法满足控制精度，而且系统稳定性差。
更好地对锅炉进行自动化控制，并利用单片机及其外围芯片实现锅炉液位控制已经成为可能。
1 系统硬件设计1．1 核心芯片8051单片机整个系统电控部分以ATMEL公司的8051为核心芯片，控制信号采集、处理、输出三个过程。
这种芯片内置4kEPROM，因为系统要求控制线较多，如果采用8031外置EPROM程序控制结构，则造成控制线不够；而8051却可以利用P0、P2口作控制总线，大大简化硬件结构，并可以直接控制键盘参数输入、LED数据显示，方便现场调试和维护，使整个系统的通用性和智能化得到了很大的提高。
本设计采用MCS-8051单片机来控制系统报警。
MCS-51系列单片机中的8051采用40Pin 封装的双列直插结构。
其40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I／O口，中断口线与P3口线复用。
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致谢
对于这次毕业论文的撰写,最需要感谢的是我的指导 老师刘老师。他在整个毕业设计过程中都给了我充分的帮
助与支持，他不仅耐心地帮我指出论文中的不足之处，而
且还对论文的改进提出了宝贵的建议，是在他对我自始自 终的指导下，我的论文设计才得以顺利完成。在次借论文 完成之际，表示由衷的感谢与敬意！还要感谢大学几年各 科老师的教导，是他们在这五年来对我的培养，使我学到
用率，大有推广应用的价值。由于该系统是针对无压热水
锅炉的设计，但如果是有压热水锅炉, 其压力控制部分也 是至关重要的。压力控制可采用机械重位式控制而无需电 子线路来控制。由于该系统工作的场合不确定，干扰信号 也不一样，在干扰较强时，系统工作不够稳定，在以后的
研究中应从系统的抗干扰方面努力，使系统实现无人值守
基于单片机的小型开水锅炉控制 系统设计
论文作者： 李浩 班 级：应教042 指导老师： 刘法治
介绍内容
选题的目的 系统设计方框图
系统操作过程 软件设计 结论 谢词
选题的目的
在我国，传统的开水锅炉控制中多以燃煤和燃油为主， 而且相当一部分还是采用人工控制或是继电接触式的控制 方式，自动化程度低，调节精度差，单靠人工操作已不能 适应当今高效、低耗、低劳动强度的要求，加上燃料燃烧 时产生大量的废气和废渣，对环境造成了严重的污染，给 人们的生产和生活也带来了巨大的危害。因此，对传统的 控制系统进行改造是适应今后发展的迫切需要。随着电力
温未达到设定值，立即回馈给系统，由系统自动调整加热
器工作状态，使水温到达设定值，满足用户需求。
软件设计
程序流程图是编写系统程序的基础，只有搞清程序流程 图的控制过程，才能编写符合控制流程的系统程序，结合 外围电路的设计，完成控制要求，以下是主程序流程图的 介绍。
开 始 初 始 化
读掉电存储 水位检测 Y 判断报警？ N 水温检测 Y 报 警 水位驱动控制
工业的不断发展，人们逐渐采用电加热控制系统。本设计
就是针对燃煤和燃油锅炉所存在的问题，开发了一种基于 单片机控制的多功能智能小型开水电锅炉控制系。
系统设计方框图
水温显示电路 水温数字传 感器 DS18B20 水位传感器
单 片 机 AT89S51
水位状态显示 固态继电器 固态继电器 报警电路 水泵 加热器
了基础知识，只有在这些知识的基础上，我才能使自己的
毕业设计顺利完成；感谢我大学五年来所有帮助我关心我 的老师和同学，谢谢他们所付出的辛勤劳动和帮助！
谢谢欣赏！
判断报警？
N Y 判断按键？
报 警
水温驱动控制
按键子程序
N
结束语
本设计介绍了基于单片机的小型开水锅炉的应用，采
用单片机89S51作为控制器，使系统既能满足精度要求， 又能兼顾顾客的价格需要。该系统主要实现了对水温和水 位的两路控制，采用数字温度传感器和金属电极式水位检 测使系统硬件大为简化，系统动作准确，提高了资源的利
键盘接口电路
掉电存储器 AT24C02
系统操作过程
用户首先设定水温数值，将数值保存在掉电存取 AT24C02，然后系统检测锅炉中水位。如果水位正常则系 统开始启动，否则产生声光报警并进行自动保护。系统正 常运行以后，利用传感器DS18B20 检测出锅炉中的水温 并且实时显示出来。当水温超过设定上限，系统同样会发 出报警信号并采取保护措施，控制加热器工作情况。当水