工业锅炉过热蒸汽温度控制系统设计(大学本科毕业设计)
(完整版)我的工业燃煤锅炉DCS控制系统设计毕业论文设计
工业燃煤锅炉DCS控制系统设计（子课题：控制方案的组态及监控画面的制作）摘要：本文叙述了工业燃煤锅炉的工作原理，具体阐述了锅炉控制中对汽水控制系统方案和自动检测的设计，利用了Control Builder 软件、UMC800控制器和FIX软件进行35吨工业燃煤锅炉汽水系统的自动检测与控制回路的组态，并设计了友好的监控画面。
关键词：锅炉FIX UMC800 控制系统汽水系统蒸汽压力Abstract: the paper introduce the principle of the boiler which is used in burning coal industrial,it describes the scheme of the steam controlsystem in boiler control and the design of auto-detection. it use the Control Buildersoftware,UMC800 controller and FIX softwareto auto-detect 35t steam system in burningcoal industrial and configuration the controlloop, and designed the friendly supervisionappearance.Keyword: boiler, FIX, UMC800, control system, steam system, steam pressure引言锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，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，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的13，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。
提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。
自动化专业毕业设计
摘要过热蒸汽温度作为工业锅炉运行中的一项重要参数，反映出设备运行的经济性和安全性，锅炉过热蒸汽温度过高或过低，都将给安全生产带来不利影响，必须严格地将温度控制在给定值附近。
锅炉过热蒸汽温度被控对象是一个多容环节，具有大延迟、大惯性以及时变性等特性，干扰因素多，属于可控性比较差的一个调节对象。
针对锅炉过热蒸汽温度的上述特点，本文在分析了锅炉过热蒸汽温度的调节任务，温度调节对象的静、动态特性，控制难点和设计原则的基础上，充分利用模糊PID控制的动态特性好和PI调节能消除静态偏差的特性，通过调整模糊PID控制器的控制规则，改善了控制系统的系能。
本文设计了一种基于AT89C52单片机的锅炉过热蒸汽温度监控系统,这种方案可大大提高锅炉工作效率和控制精度，使锅炉过热蒸汽温度按实际生产稳定在一定范围，提高锅炉工作的安全性，有助于自动化水平的提高。
并且利用单片机实现温度监控，具有成本低廉、可靠性高、结构简单等特点。
关键词：过热蒸汽；温度；模糊PID控制；单片机ABSTACTSuperheated steam temperature is an important parameter in the operate course of the industry boiler, it reflects the security and efficiency of the equipment operate. The boiler superheated steam temperature is excessively high or excessively low, will all bring disadvantage effect to the safe production, so we must control the temperature in the round of initialization. The boiler superheated steam temperature object is a mini-container element, it has a big delay characteristic and a variety model with variety time characteristic, it also has many disturbances, it belongs to a more difficult adjust object.According to the above features of boiler superheated steam temperate, this dissertation studied the application of Fuzzy-PI composite serial control in the boiler temperature system of boiler by the fully use of both the good dynamic characteristics of fuzzy PID control and eliminating static deviation of PI control on the base of analysis to the adjust mission of the boiler temperature , the static characteristics and the dynamic characteristics of the boiler temperature object, the difficulty to control it and its design principle. Then control rules of the fuzzy PID controller were adjusted, so it improves the performance of control system.This paper introduces a design based on the boiler AT89C52 SCM temperature monitoring system, this project can greatly improve the efficiency and accuracy, the boiler superheated steam temperature stables in certain scope accord to actual production, it also can improve the safety of boiler, it helps to raise the level of automation. This design is low cost, simple structure high reliability.Keywords: Superheated Steam; Temperature; Fuzzy PID Control; Single Chip目录1 绪论 (5)1.1 课题研究的背景和意义 (5)1.2 国内外研究现状 (6)1.3 本课题研究所采用的方法 (9)1.4 本论文研究的主要内容 (9)2 锅炉过热蒸汽温度控制系统的概述 (11)2.1 锅炉系统的工艺流程简介 (11)2.2 锅炉过热蒸汽温度调节的任务 (13)2.3自动控制系统的组成及框图 (14)2.4 锅炉过热蒸汽温度控制的难点及设计原则 (15)2.5串级控制系统 (16)3控制系统的设计 (18)3.1 被控对象的静、动态特性及控制参数选择原则 (18)3.1.1 被控调节对象的静态特性 (18)3.1.2 被控调节对象的动态特性 (18)3.1.3选择控制参数的原则 (18)3.2检测、变送器选择 (19)3.2.1温度传感器的选择 (19)3.2.2 A/D转换模块 (22)3.3执行器选择 (27)3.4控制器的设计 (28)3.4.1模糊控制基本原理 (29)3.4.2模糊自适应PID控制器 (30)3.4.3控制器参数自整定 (31)3.4.4控制规则的设计 (33)3.4.5采样周期的选取 (36)4控制系统的硬件设计 (38)4.1系统总体方案设计 (38)4．2系统硬件设计 (39)4.2.1 AT89C52单片机的特点 (39)4.2.2电源模块设计 (40)4.2.3 模拟信号放大模块 (41)4.2.4报警电路设计 (42)4.2.5显示电路模块 (43)5控制系统的软件设计 (45)5.1 DS18B20程序模块设计 (47)5.2 报警程序设计 (47)5.3 A/D转换程序设计 (48)5.4模糊PID参数整定设计 (50)6结论与展望 (52)参考文献 (54)致谢 (55)附录1 系统硬件原理图 (56)1 绪论1.1 课题研究的背景和意义锅炉系统是一个复杂的控制系统，它是一个多参数、多回路、非线性、大滞后、强耦合的控制系统。
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计研究毕业设计开题报告
重点解决的问题
主要内容：
1、建立被控对象数学模型。
2、基于单片机设计总体方案，进行PID控制规律的选用与数字化。
3、硬件设计，包括单片机输入信号接口电路、外围电路等。
4、软件设计，包括初始化及主程序、控制程序、A/D和D/A转换程序及其他处理程序。
5利用PROTUES仿真。
重点解决的问题：
锅炉是我国工业生产和生活上应用面最广、数量最多的热力设备，是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，其产物蒸汽不但可以作为蒸馏、干燥、反应、加热等过程的热源，而且还可以作为驱动设备的动力源。
过热蒸汽温度控制是锅炉控制系统不可缺少的重要组成部分，其性能和可靠性已成为保证锅炉安全性和经济性的重要因素。由于锅炉往往负荷变化大，起停频繁，依靠人工操作很难保证其安全、稳定地在经济工况下长期运行。温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，影响了生产安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸，从而造成重大事故。因此，工业过程对锅炉控制系统都有很高的要求，在锅炉运行中，保证过热蒸汽的温度在正常的范围内具有非常重要的意义。
完成论文的初稿；
修改、完善毕业设计并送指导老师审阅；
完成论文的PPT文件，准备毕业答辩。
指
导
教
师
意
见
***同学查阅了大量与课题相关的文献资料，对设计意图和课题意义清
楚明确，设计了初步的研究方案，预见了难点和关键问题，并拟定了工作计划，
为开题做了充分准备。目前已达到开题要求，同意开题。
指导教师签名：
年 月 日
1、了解锅炉过热蒸汽的工艺过程，对被控对象进行分析，设计控制方案。
锅炉温度控制系统设计_毕业设计论文
安徽建筑大学毕业设计（论文）专业：测控技术与仪器班级 : 二班学生姓名 : 胡磊学号 : 09210040203课题 : 锅炉温度控制系统设计指导老师：纪明伟2013 年 06 月 14 日摘要在调查对当前采暖需求情况的基础上，根据小型家用燃气锅炉的工作特点，再结合工程实际需要，研究了基于MCS-51单片机的家用燃气锅炉温度控制系统，旨在解决使用燃煤锅炉集中采暖时所遇到的锅炉温度不易控制的问题，改进家庭采暖的控制方式，提高采暖的经济性。
利用Protel99se软件设计电路，对智能控制器的电源电路、报警电路、时钟电路、复位电路、LCD液晶显示电路以及控制器的核心—温度采集电路进行了设计。
电源采用三端集成稳压器W7800 (W7900)系列元件7805,交流220 v 电压转换为单片机所需要的5V电压；利用AT89S51作为控制器的核心器件；利用集成电路温度传感器DS18B20测量锅炉水温;并将测量的水温与设定值比较，另外系统使用LCD液晶显示器显示当前水位、水位的上下限值、当前采集的温度值和预先设定的温度报警值。
当温度超过所设定的报警温度值，系统将发出报警声音，同时关闭锅炉燃烧器。
等待温度降到下限值，这时就可以重新锅炉燃烧器通电，继续加温，如此反复监控温度。
这样就可以提高能源的使用率，节约能源。
针对系统的特点和要求，在上述硬件电路及实现方法的基础上，利用汇编语言，设计了基于单片机的锅炉温度控制系统。
控制软件主要包括温度和温度采集子程序、水位控制程序、LCD液晶显示子程序等。
关键词：单片机；温度控制；DS18B20；燃气锅炉；LCD；ABSTRACTAccording to the market demand and the characteristics of domestic heating, this paper develops MCU intelligence controller for the minor gas-fired boiler which is domestic heating equipment on the basis of investigation of heating demand widely. The research purpose is to change the inconvenience of temperature control bring by using coal fired boiler for centralized heating, to increase economics of heating.The software called Protel99se for circuit designed is used to develop the hardware of the controller. The hardware includes the power supply circuit, the reset circuit,the clock circuit, the alarm circuit, the LCD display circuit, and the temperature collection which is the core of this controller. The three-pin integrated-circuit voltage regulator W7800 (7900) series component 7805 is used for the power supply. The Atmel AT89S51 chip is the core chip of the controller. The integrated temperature sensor DS18B20 is used to measure water temperature in boiler. The key circuit is used to set the alerm temperature and analog water in or out. In addition, LCD is used to display water level bound, current water level, temperature alerm value by presupposition and current temperature. When water level beyond its bound or when current temperature beyond its alerm value, the system gives an alerm and makes boiler burner off. When water temperature is down, the system releases alerm and makes boiler burener on. The system does it again and again.So the system can save energy and improve energy utilization rate. Aim at the demand and characteristic of the system, on the basis of these hardware and implement method, using assemble language, system designs boiler temperature control system design based on singlechip. This software includes temperature and water level monitor main program, temperature collection subprogram, analoy water in and out subprogram, keyboard scan subprogram, LCD display subprogram etc.Keywords:MCU; Temperature control; DS18B20;Gasboiler;Liquid CrystalDisplay;目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2课题研究的目的及意义 (2)1.3系统的总体设计思想 (2)2 系统方案选择及工作原理 (1)2.1 系统设计方案 (1)2.2 系统结构框图 (2)2.2.1主要器件的选择 (4)2.2.2 辅助器件选择 (4)3 硬件电路设计 (5)3.1 主控单片机AT89S51芯片介绍 (5)3.1.1 主要性能特点 (5)3.1.2 AT89S51管脚说明 (6)3.2 单片机最小系统 (8)图3.2 最小单片机系统 (8)3.2.1时钟电路 (8)3.2.2 复位电路 (9)3.3 温度控制电路设计 (9)3.4按键电路设计 (10)3.5 水位检测电路设计 (10)3.6 稳压电源电路设计 (12)3.7温度传感器选择及温度采集电路 (13)3.7.1 DS18B20简介 (13)3.7.2温度采集电路 (14)3.8输出模块 (15)3.8.1 固态继电器SSR (15)3.8.2报警电路设计 (16)3.8.3液晶显示电路设计 (17)4 系统软件的设计 (19)4.1 系统主程序 (19)4.2 子模块软件设计 (20)4.2.1 A/D转换环节子程序设计 (21)4.2.2 DS18B20温度采集子程序设计 (21)4.2.3 LCD液晶显示子程序设计 (22)4.2.4 按键子程序设计 (23)总结 (24)参考文献 (25)致谢 (26)附录一 (27)附录二 (36)1 绪论1.1 课题背景由于工业过程控制的需要，特别是在计算机技术和微电子技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统的发展迅速，并在智能化，自适应、参数整定等方面，以美国、德国、日本、瑞典等国家技术领先，都生产出了一批性能优异的、商品化的温度控制器及仪表，并在各行得到广泛的应用。
火电厂锅炉温度控制系统设计毕业设计
课程设计任务书学生姓名：________ 专业班级：_____________指导教师：_______ 工作单位：____________题目：火电厂锅炉温度控制系统设计初始条件：锅炉温度的控制效果直接影响着产品的质量，温度低于或高于要求时要么不能达到生产质量指标有时甚至会发生生产事故。
采用双交叉燃烧控制以锅炉炉膛温度为主控参数、燃料和空气并列为副被控变量设计火电厂锅炉温度控制系统，以达到精度在-5 C范围内。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、选择控制方案2、绘制锅炉温度控制系统方案图3、确定系统传感与变送器的选择、数据采集系统、控制电路等4、说明系统工作原理时间安排：1月21日选题、理解课题任务要求1月22日方案设计1月23、24日参数计算撰写说明书1月25日答辩指导教师签名：2008 年1 月9 日系主任（或责任教师）签名: 2008 年1 月12 日目录1、绪论. (3)2、锅炉的工艺流程及控制要求. (4)2.1 锅炉的工艺流程. (4)2.2 锅炉的控制要求. (5)3、锅炉炉膛温度的动态特性分析. (5)4、方案设计. (7)4.1 炉膛温度控制的理论数学模型. (7)4.2 炉膛温度控制方法的选择. (7)4.3 系统单元元件的选择 (8)4.3.1 温度检测变送器的选择 (8)4.3.2 流量检测变送器的选择 (10)4.3.3 主、副控制器正反作用的选择 (12)4.3.4 主回路的PID 调节器和副回路的PI 调节器 (12)4.3.5 控制器仪表的选择 (12)4.3.6 控制阀的选择 (14)5、控制系统的工作原理. (16)6、设计心得. (17)7、参考文献. (18)1、绪论工程控制是工业自动化的重要分支。
几十年来，工业过程控制获得了惊人的发展，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及能源的节约都起着重要的作用。
毕业设计(论文)_基于PLC的锅炉出水温度控制系统的研究与设计
毕业设计（论文）_基于PLC的锅炉出水温度控制系统的研究与设计毕业设计锅炉出水温度控制系统的研究与设计总计毕业设计（论文）61页表格2表插图16幅I摘 要随着我国经济的发展，资源和环境矛盾同趋尖锐，使我国的现代化建设面临严峻挑战。
作为温度控制系统重要能源转换设备的锅炉能耗巨大，占我国原煤产量的三分之一左右。
然而，我国目前运行的很多锅炉控制系统自动化水平不高、安全性低，工作效率和环境污染普遍低于国家标准，因此实现锅炉的计算机自动控制具有重要的意义。
随着科学技术的不断发展人们开始利用各种先进的仪器和技术组成计算机控制系统来代替人工复杂的控制操作，直接数字控制DDC 系统（Direct Control ），便是其中之一。
直接数字控制DDC 系统，它是工业生产计算机控制系统中用的最广泛的一种系统应用形式，在这类系统中的计算机，除了经过输入通道对多个工业过程参数进行巡回检测采集外，它还代替了模拟调节系统中的模拟调节气，按预定的调节规则进行调解运算，然后将运算结果通过过程输出通道输出并作用于执行机构，以实现多回路调节的目的。
本设计设计了基于PLC 的锅炉温度控制系统，该系统包括下位机控制和上位机控制两部分。
文中给出了通过时间和室外温度相结合的控制策略对系统温度进行调节控制。
关键字：锅炉；计算机控制； PLCAbstractWith China’s economic development，resources and the environment has become increasingly acute contradictions，so that the modernization of our country is facing a formidable challenge．As an important energy source conversion equipment，heating system of the industrial boiler consumes about one-third of China’s coal．However，the majori ty of China’s current operating boiler system’s security and efficiency is generally lower than the national standard．So it's great significance to achieve automatic control for boiler with computer．Along with science technical develop continuously people start making use of every kind of advanced instrument constituting the calculator control system with the technique to the control operation that replace the artificial complicacy, direct arithmetic figure control DDC system( Direct Control), just one of them Direct arithmetic figure control DDC system, it is an industry to produce convenient and the most extensive a kind of system in system of control of calculator application form, in addition to through importation passage to several industries process parameter proceeding cruising to return to examination to collect, it returned to replace the emulation regulates the emulation in the system regulates the spirit, at the set regulate rule proceed the intermediation carries to calculate, then will carry to calculate result pass process output passage output combine function in carry out the organization, to realize many the purpose that back track regulate.the paper presents a overall control thinking，the system designed to heating in winter includes superordinate computer control system and the subordinate system．To meet all the campus’s winter heating，it gives a complete control strategy which combined with time and outdoor’s temperature.IIKey Words：Boiler；Computer Control； PLCIII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (6)1.1锅炉温度控制系统现状 (6)1.2锅炉自动控制的发展历史 (7)1.4课题意义 (9)第2章锅炉温度控制系统的总体介绍 (11)2.1锅炉温度控制系统的组成 (11)2.2交流电机的变频调速系统介绍 (13)2.2.1变频器驱动的特点 (13)2.2.2变频调速的基本原理 (14)2.2.3变频器基本结构 (15)2.3燃煤锅炉的工作过程 (17)2.3.1 燃煤锅炉的组成 (17)2.3.2燃煤锅炉的工作过程 (18)2.4燃煤锅炉的自动调节任务 (19)第3章控制系统下位机的设计 (22)3．1PLC软件介绍 (22)3.1.1 模块式PLC的基本结构 (23)3.1.2 PLC的特点 (24)3.2STEP7软件简介 (25)3.3控制系统所用功能块 (27)3.4锅炉控制系统的硬件组态 (29)3.5锅炉系统下位机程序设计 (31)3.5.1 系统下位机控制程序实现 (31)3.6本章小结 (41)第4章控制系统上位机设计 (42)IV4.1WINCC软件介绍 (42)4.2WINCC的特点 (43)4.3WINCC主要控制模块 (43)4.4项目组态 (45)4.5系统监控界面设计 (46)4.6I NTERNET远程监控 (52)4.6.1 WEB Navigator简介 (52)4.6.2 WEB Navigator的优点 (53)4.6.3 远程WEB发布与浏览 (55)4.6.4 使用WEB Navigator 过程中遇到的问题及解决办法 (55)4．7本章小结 (57)第5章系统的抗干扰设计 (58)5．1PLC系统的抗干扰性 (58)5.1.1 电磁干扰源及对系统的影响 (59)5.1.2 系统外引线的干扰 (59)5.1.3 PLC系统内部的干扰 (60)5.1.4 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计 (61)5.2控制系统主要抗干扰措施 (61)第6章结论与展望 (63)6.1总结 (63)6.2展望 (64)致谢 (65)参考文献 (66)V第1章绪论1.1锅炉温度控制系统现状锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计一、系统结构设计：测量元件：可选择蒸汽温度传感器，将锅炉内蒸汽的温度信号转换为电信号，反映蒸汽温度的变化，常用的传感器有热电偶和热电阻。
执行元件：通常选择调节阀门作为执行元件，根据来自控制器的控制信号，调节阀门的开度，控制蒸汽流量，进而调节蒸汽温度。
控制器：根据测量元件获取到的蒸汽温度信号，通过内部算法进行计算，得到相应的控制信号，将该信号传输给执行元件，使其根据控制信号，控制阀门的开度，从而实现对蒸汽温度的控制。
二、控制原理设计：控制原理决定了系统的稳定性和控制精度。
通常采用PID控制算法，对温度进行控制。
P（比例）控制：根据蒸汽温度与设定值之间的偏差，以比例的方式控制执行元件，提供调节信号，使得蒸汽温度逐渐接近设定值。
I（积分）控制：通过检测蒸汽温度实际值与设定值之间的积分误差，增加控制量的变化率，使其更快地接近和稳定在设定值附近。
D（微分）控制：通过检测蒸汽温度实际值的变化斜率，预测温度变化的趋势，并作出相应的调整，避免温度波动过大。
三、调节器及阀门选型：为了使温度控制更加准确和稳定，调节器和阀门的选型也很重要。
调节器：根据控制要求，选择具有一定控制精度和稳定性的调节器。
常见的调节器有PID调节器、模糊控制器等。
阀门：选用具有快速响应、调节精度高、可靠性强的阀门。
锅炉过热蒸汽温度控制系统中常见的阀门类型有电动调节阀和气动调节阀。
根据系统的操作要求和工艺流程，选择适合的阀门类型，并确保其具有良好的密封性和耐高温性能。
除了以上设计方面的考虑，还应注意系统的安全性和可靠性。
应配备相应的安全阀和过热保护装置，避免锅炉过热引发危险事故。
同时，锅炉过热蒸汽温度控制系统应进行合理的备份和冗余设计，确保系统在故障或异常情况下仍能维持正常运行。
综上所述，锅炉过热蒸汽温度控制系统的设计需要考虑系统结构、控制原理、调节器及阀门的选型等多个因素，从而实现锅炉蒸汽温度的精确控制，确保系统的安全性和稳定性。
锅炉过热蒸汽温度控制系统课程设计
锅炉过热蒸汽温度控制系统课程设计过程控制课程设计说明书——锅炉过热蒸汽温度控制系统院系：化工学院化工机械系班级：10自动化（1）姓名：李正智学号：1 0 2 0 3 0 1 0 1 6日期：2013/12/2-2013/12/15指导老师：王淑钦老师引言蒸汽温度是锅炉安全、高效、经济运行的主要参数，因此对蒸汽温度控制要求严格。
过高的蒸汽温度会造成过热器、蒸汽管道及汽轮机因过大的热应力变形而毁坏；蒸汽温度过低，又会引起热效率降低，影响经济运行。
锅炉控制现场环境恶劣，采用传统的基于模拟技术的控制器、仪器仪表或单片机，不仅结构比较复杂，效率比较低，并且可靠性也不高。
本次课程设计的主要目的是锅炉蒸汽温度控制系统的设计。
蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。
锅炉汽温控制系统主要包括过热蒸汽和再热蒸汽温度的调节。
主蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。
过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。
过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，过热蒸汽温度过高或过低，对锅炉运行及蒸汽设备是不利的。
蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。
一般规定过热器的温度与规定值的暂时偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃【1】。
如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损。
据估计，温度每降低5℃，热经济性将下降约1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽温度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。
一般规定过热汽温下限不低于其额定值10℃。
通常，高参数电厂都要求保持过热汽温在540℃的范围内。
由于汽温对象的复杂性，给汽温控制带来许多的困难，其主要难点表现在以下三个方面：（1）影响汽温变化的因素很多，例如，蒸汽负荷、减温水量、烟气侧的过剩空气系数和火焰中心位置、燃料成分等都可能引起汽温变化。
锅炉温度控制系统毕业设计
摘要锅炉作为一种重要的热能动力和主要的能源转换设备，在工业和民用取暖方面应用广泛。
温度是现代工业中一个非常重要的技术参数，对于锅炉来说也是一个非常重要的参数，尤其是对于冬季供暖来说，温度尤为重要。
随着工业技术的发展，传统燃煤锅炉在温度的检测与控制方面不能实现自动化控制，不能使燃料得到合理利用的不足越来越明显。
并且，随着各种以清洁燃料的锅炉的不断发展，对于燃煤型的锅炉的改造要求也在不断提高。
本设计针对传统锅炉设计的温度监测系统，是将通过热电偶采集到的锅炉炉膛温度信号，经过放大滤波以及模数信号转换等处理后，把温度信号传递给单片机，由单片机对采集到的信号做相应处理。
同时，通过时钟芯片显示时间点。
在电路设计中，为了提高测温精度，需要对热电偶进行冷端补偿，以弥补热电偶冷端处于室温环境时造成的误差。
在软件设计过程中，利用数字滤波进一步对干扰信号滤波处理温度值，同时采用PID算法实现对炉膛温度的控制。
系统可以实现对温度值的采集，并且根据温度值大小做出相应控制。
关键词：锅炉；单片机；热电偶；温度信号ABSTRACTBoiler as an important and primary energy for thermal energy and power conversion equipment, widely used in industrial and civil heating. Temperature is a very important technical parameter in modern industry, is also a very important parameter for boiler, especially for winter heating, the temperature is particularly important. With the development of industrial technology, the traditional coal-fired boiler in terms of temperature detection and control can't achieve automatic control, can't make reasonable use of the fuel shortage is more and more obvious. And, with the continuous development of all kinds of boiler clean fuels, the reconstructive requirement for coal fired boiler has been improved.This design in view of the traditional temperature monitoring system, boiler design is the boiler furnace were collected by thermocouple temperature signal, after amplification of filtering and module of signal conversion, the temperature signals to single chip microcomputer, by single-chip microcomputer to do corresponding processing to the collected signals. At the same time, the point in time by the clock chip. In circuit design, in order to improve the precision of temperature measurement, need to cold junction compensation of thermocouple, to make up the error resulted from the thermocouple cold end at room temperature environment. In the process of software design, the use of digital filter further to interfere with the signal filtering processing temperature, at the same time, using PID algorithm to realize the control of the furnace temperature. Through a simple test, the system can realize the collection of temperature, and according to the size of temperature control accordingly.Key words：Boiler; Single chip microcomputer; Thermocouple; The temperature signal目录0前言 (1)1.绪论 (2)1.1 选题目的及研究意义 (2)1.2 检测对象的选择 (2)1.3系统设计的总体思想 (3)2.系统硬件电路设计 (5)2.1 热电偶传感器 (5)2.2单片机系统硬件电路 (7)2.2.1 时钟电路 (7)2.2.2 复位电路 (8)2.2.3 单片机最小系统 (8)2.3冷端补偿 (9)2.4信号放大电路部分设计 (10)2.5 信号选通电路 (12)2.6 A/D转换电路 (14)2.7 液晶显示电路 (16)2.8时钟芯片电路 (17)2.9 稳压电源电路设计 (17)2.10 报警与控制电路 (18)2.10.1 报警部分 (18)2.10.2 按键部分 (19)2.10.3 控制部分 (19)2.11 串口通信 (20)3.系统软件设计 (23)3.1 软件总体设计 (23)3.2 部分子程序模块设计 (24)3.2.1 液晶显示子程序设计 (24)3.2.2 时钟芯片子程序设计 (25)3.2.3 按键程序设计 (26)3.3 数字滤波 (27)3.4 PID控制算法 (30)3.4.1PID算法简介 (30)3.4.2 PID算法流程图 (32)4.技术经济分析 (34)5.结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录A 外文文献译文 (38)附录B 外文文献原文 (42)附录C 程序清单 (46)附录D 总电路图 (59)0 前言作为一种热能转换设备，锅炉在生产和生活中被广泛使用。
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计一、摘要这次课程设计任务是对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行设计与分析。
在控制系统的设计与分析中，分别对串级控制系统和单回路控制系统进行了分析与阐述，通过分析比较发现，采用串级控制系统控制效果更好，可以使系统更能适应不通环境，从而达到更好的控制效果。
通过使用该控制系统，可以使锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保证过热器壁温度不超过工作允许的温度，使其能够正常工作。
二、锅炉设备的介绍及设计任务的分析1、锅炉设备介绍锅炉是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。
随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。
锅炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和名称，工艺流程多种多样，常用的锅炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。
燃料与空气按照一定比例送入锅炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，形成一点观其文的过热蒸汽，在汇集到蒸汽母管。
过热蒸汽经负荷设备控制，供给负荷设备用，于此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风送往烟囱，排入大气。
图1锅炉设备主要工艺流程图锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要，供应一定压力或温度的蒸汽，同时要使锅炉在安全、经济的条件下运行。
为达到这些控制要求，锅炉设备将有多个不同的控制系统，如下：锅炉汽包水位控制系统，要求保证汽包水位平稳；锅炉过热蒸汽温度控制系统，要求保证过热蒸汽温度稳定；锅炉蒸汽出口压力控制系统，要求保证蒸汽出口压力保持在一定范围内，同时实现逻辑提量和逻辑减量；锅炉蒸汽出口压力控制系统，要求保证蒸汽出口压力保持在一定范围内，同时实现燃烧过程的经济运行；锅炉炉膛负压控制系统，要求保证炉膛负压在一定范围内，以保证锅炉的安全运行。
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锅炉是工业生产中的重要设备，同时又是耗能极大的设备，作为一次能源(煤炭、石油、天然气等)转换为二次能源(蒸汽)的重要动力设备，锅炉在石油、化工、发电等工业生产过程中发挥中举足轻重的作用，它所产生的高压蒸汽既可以作为驱动设备的动力源，又可作为蒸馏、干燥、反应、加热等过程的热源。工业锅炉的发展经历了由简单到复杂、由低参数到高参数、由单一品种到系列化产品的发展过程。锅炉控制技术的发展经历了主要几个历史阶段:
Keywords：boiler,superheatedsteam,MCU, temperature control, AT89S52
1绪论
1.1锅炉过热温度控制系统课题的提出
目前，锅炉仍然是各种工企业的动力设备中重要的组成部分。但是，在我们国内除了一些大中型锅炉采用了先进的现代控制技术，如DCS、FCS等，一般的小型锅炉的控制仍然比较落后，很多场合仍在使用模拟仪表、继电器作为主要的控制手段，需要很多的技术人员参与工作，不仅工作人员的劳动强度大，工作条件差，而且锅炉的热效率很低，资源浪费相当严重。虽然现在的仪表不少已渐趋智能化并在锅炉上也一定程度的实现了自动或半自动控制，但是，由于其高昂的价格、系统复杂等种种原因，其应用受到很大限制。
另外，当今的大部分中小企业使用的锅炉容量普遍很小，锅炉只有两三台，企业由于其经济上的承受能力，一般都不大可能选用价格昂贵的大型控制系统。但是，随着能源问题的日渐突出，现代化企业管理水平的提高，还有政府、企业和公民的环保意识的增强，作为能源转换的重要设备之一的锅炉，其控制和管理的要求越来越高，现在的企业中的小型锅炉的控制技术急需改进以适应生产的需要。因此，这就需要在现有锅炉控制技术的基础上进行一定的改进，设计一种性价比合理的、使用和维护方便的锅炉过热蒸汽温度控制系统。[1]
本设计根据锅炉蒸汽温度控制系统的设计要求，设计了一个精度高、稳定可靠、外围电路简单、通用性强和抗干扰的蒸汽温度测量控制系统。系统以AT89S52单片机为核心，包括温度采集模块、按键输入模块、LED显示模块、控制输出模块、执行机构和通信模块等组成。温度检测采用K型热电偶，输出控制采用晶闸管调功的方式。在硬件设计的基础上完成了系统软件部分的设计。
锅炉过热蒸汽的温度是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标之一，温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。尤其对于大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包内的水全部汽化，从而造成重大事故。因此，在锅炉运行中，保证过热蒸汽的温度在正常范围是非常重要的。
关键词：锅炉，过热蒸汽，单片机，温度控制，AT89S52
ABSTRACT
In the present variety of industrial and power equipment business, the boiler is still an important part. With the rapid development of modern industry, boiler equipment, as an important energy conversion, control and management of its increasingly high demand. Superheated steam temperature is the temperature of the boiler water system in the highest point, the steam superheater tube wall temperature is too high, the metal strength decreased, as well as the high temperature superheater section of burned and seriously affect the production safety. This design of the steam temperature control system is simple, stable, versatile, has a certain practical value.
The design of the boiler steam temperature control system according to the design requirements, design a high precision, reliable and simple external circuit, versatility and immunity measuring steam temperature control system. AT89S52 microcontroller as the core system, including temperature acquisition module, key input module, LED display module, control output modules, implementing agencies, and communications modules and other components. Temperature was measured with K-type thermocouple, the output is controlled by thyristor power regulator approach. In the hardware design based on the completed part of the design of syst各种工业和企业的动力设备中，锅炉仍然是重要的组成部分。随着现代化工业的快速发展，锅炉作为能源转换的重要设备，其控制和管理要求越来越高。过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽温度过高会使过热器管壁的金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响生产安全。本文设计的蒸汽温度控制系统结构简单、稳定性好、通用性强，具有一定的实用价值。