淺談小型熱水鍋爐系統(tǒng)設(shè)計

揭舟

（長江大學(xué)電子信息學(xué)院 434000）

淺談小型熱水鍋爐系統(tǒng)設(shè)計

揭舟

（長江大學(xué)電子信息學(xué)院 434000）

隨著電子科技和計算機技術(shù)的快速發(fā)展，新型小型熱水鍋爐的應(yīng)用得到了普遍的提高。本文重點討論了基于家庭、單位等小型應(yīng)用容量的熱水鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計流程和科學(xué)原理，旨在為電子科技服務(wù)于生產(chǎn)生活提供科普性的文獻(xiàn)資料，促進(jìn)廣大熱水鍋爐業(yè)內(nèi)人士的交流。

小型；熱水鍋爐；系統(tǒng)；設(shè)計

前言

在我國，傳統(tǒng)的開水鍋爐控制中多以燃煤和燃油為主，自動化程度低，調(diào)節(jié)精度差，單靠人工操作已不能適應(yīng)當(dāng)今高效、低耗、低勞動強度的要求。因此，對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造是適應(yīng)今后發(fā)展的迫切需要，隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，人們逐漸采用電加熱控制系統(tǒng)，即基于單片機控制的多功能智能小型開水電鍋爐控制系統(tǒng)。

1 基于單片機的小型熱水鍋爐控制系統(tǒng)基本原理簡析

首先，本文討論的熱水鍋爐系統(tǒng)是采用單片機為控制中心的，鍋爐采用電加熱的方式，水源由水泵供給，水溫可以通過按鍵預(yù)置，由溫度傳感器檢測出出水口處水的溫度并送給單片機，然后單片機將實際水溫送至LCD1602液晶顯示，同時單片機將采集到的實際水溫與預(yù)置溫度相比較，若實際溫度在預(yù)置溫度范圍內(nèi)，就關(guān)閉電熱絲；若實際水溫不在預(yù)置溫度范圍內(nèi)，就接通電熱絲給鍋爐加熱，若超過預(yù)置溫度極限，控制系統(tǒng)就會報警。根據(jù)連通器原理，同鍋爐相連的玻璃管中的水位與鍋爐里的水位相同，由74LS04和74LS244組成的水位檢測電路的四個探針來檢測水位并將采集到的信息送給單片機，當(dāng)水位高于最高水位時，就關(guān)閉水泵；當(dāng)水位低于下限水位時，就打開水泵；當(dāng)水位低于或高于極限水位時，就會報警。

2 基于單片機的小型熱水鍋爐模塊化工作流程解析

從上述原理分析可以知道，這種基于單片機作為控制中心的熱水鍋爐系統(tǒng)具有七大模塊，分別為單片機模塊、溫控模塊、水位控制模塊、顯屏模塊、應(yīng)用按鍵模塊、加熱模塊和加水模塊。單片機模塊建議采用AT89C51作為小型開水鍋爐的控制中心，因為在眾多的51系列單片機中，要算ATMEL公司的AT89C51更實用，因他不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序內(nèi)存是FLASH工藝的，這種工藝的內(nèi)存用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為ATMELAT89Cx做的均帶有這些功能。對于溫控模塊，我們需要借助傳感器的作用，值得注意的是，在實際溫度檢測過程中，如何選用傳感器顯得至關(guān)重要。國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。目前，集成溫度傳感器在溫度檢測系統(tǒng)中應(yīng)用越來越多，而其輸出信號形式大致有電壓、電流和數(shù)字三類，具體采用哪種型號的傳感器依據(jù)用戶個人喜好選擇。對于水位控制模塊，所謂水位控制，是通過判定水位，實現(xiàn)當(dāng)鍋爐里實際水位低于預(yù)定的水位下限時自動加水和當(dāng)實際水位高于設(shè)定的水位上限時自動停水的功能，主要的電氣設(shè)備是壓力傳感器。而顯屏模塊，用單片機進(jìn)行數(shù)碼顯示應(yīng)具有顯示器件，顯示器件是人與開水鍋爐控制系統(tǒng)溝通的重要媒介，目前比較常見的顯示器件有LED顯示模塊和LCD顯示模塊。在應(yīng)用按鍵模塊上，需要通過提前的功能預(yù)估來設(shè)計，比如一般的熱水鍋爐都有開始工作、停止工作、溫度“+”和溫度“-”這四個功能，那么就通過電路設(shè)計安裝四個具有標(biāo)志性的指令按鈕，同樣的道理，想要其它功能指示按鈕，就通過計算機輸入相應(yīng)的指令程序即可，另外的加熱模塊和加水模塊也是通過計算機輔助技術(shù)，利用編輯程序?qū)崿F(xiàn)的。

3 基于單片機的熱水鍋爐的特點總結(jié)

從控制系統(tǒng)上，單片機作為自動控制中的一個核心器件在小型自動控制系統(tǒng)及信號采集方面已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，技術(shù)也相對較成熟，它不僅有體積小，安裝方便，功能較齊全等優(yōu)點，而且有很高的性價比，應(yīng)用前景廣，在小型開水鍋爐自動控制中采用單片機作為控制中心，不但能夠使控制系統(tǒng)具有精度高、功能強、經(jīng)濟(jì)性好的特點，即節(jié)約能源，還在改善勞動條件等方面都顯示了無比的優(yōu)越性。同時，采用電力作為燃料，不僅能夠使控制系統(tǒng)具有精度高、功能強、經(jīng)濟(jì)性好的特點，還節(jié)約能源，利于環(huán)保，在改善勞動條件等方面都顯示了無比的優(yōu)越性。

從實際使用上，這種小型熱水鍋爐設(shè)備一般為立式圓柱形，占地少，其體積最小的直徑，設(shè)備安裝很方便，操作簡單，運行穩(wěn)定且可同時提供采暖和生活用水。具有多種時段溫控，預(yù)設(shè)功能，可到經(jīng)濟(jì)運行的目的，很多別墅項目一般采用電鍋爐取水。工業(yè)生產(chǎn)生活中，在很多方面都對溫度有不同的要求。如用于熱處理的加熱爐、用于熔化金屬的鍋爐以及各種不同用途的加熱爐反應(yīng)爐，如用于水泥生產(chǎn)中的大型鍋爐和生活中的供開水用小型鍋爐等，這樣溫度就成為了其對象中一種重要的被測控對象，結(jié)合單片機的穩(wěn)固控制流程，極大的簡化了人工操作難度和設(shè)備維修成本。

4 基于單片機的小型熱水鍋爐應(yīng)用前景預(yù)測

國內(nèi)對鍋爐控制的研究起步較晚，始于80年代初期。國內(nèi)研究鍋爐控制比較成熟的企業(yè)有上海杜比公司、南京仁泰公司等。此外還有一些科研院校和企業(yè)開發(fā)的各種智能鍋爐控制系統(tǒng)，如清華大學(xué)動力工程與控制學(xué)院為亞運村北辰供熱廠熱水鍋爐的改造開發(fā)的鍋爐控制系統(tǒng)，采用“一控四”方案，即一臺主機控制四臺鍋爐。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，電加熱控制系統(tǒng)的鍋爐正在興起。在傳統(tǒng)的小型開水鍋爐控制中，由于控制對象相對較小且又不重要，有相當(dāng)一部分還是采用人工控制或是繼電接觸式的控制方式，自動化程度低，調(diào)節(jié)精度差，且單靠人工操作已不能適應(yīng)當(dāng)今高效、低耗、低勞動強度的要求。因此，對這種控制系統(tǒng)進(jìn)行改造是適應(yīng)發(fā)展的需要的。

5 結(jié)語

基于單片機的小型熱水鍋爐是科技服務(wù)生活的典型代表，在我國很多偏遠(yuǎn)山區(qū)和農(nóng)村地區(qū)，因為建筑位置相對較為分散，冬季熱水供應(yīng)一直是個大難題，家具太陽能只能在晴天發(fā)揮作用，這種簡化的小型熱水鍋爐才能給廣大家庭或單位帶來實時熱水供應(yīng)的作用。

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TK222

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1004-7344（2016）06-0231-01

2016-2-2