智能爐膛溫度控制系統(tǒng)

易鵬+張紹峰

摘 要：本文主要是以爐膛溫度為研究對(duì)象，用溫度傳感器測(cè)量爐膛內(nèi)溫度，把測(cè)量數(shù)據(jù)反饋到AT89C51單片機(jī)中與預(yù)先設(shè)好的溫度值進(jìn)行比較，判斷差值，單片機(jī)輸出相應(yīng)的脈沖數(shù)來(lái)改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度，已達(dá)到改變給爐膛的進(jìn)氧量，從而控制爐膛內(nèi)燃料的燃燒使?fàn)t膛內(nèi)的溫度在設(shè)定值范圍內(nèi)上下波動(dòng)。

關(guān)鍵詞：智能；爐膛；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.150

1 概述

煤炭以便宜豐富的有點(diǎn)占據(jù)著能源市場(chǎng)大部分比例，在各大火力發(fā)電廠中各種大型鍋爐都趨于智能化的同時(shí)，小型爐膛的發(fā)展仍然是手動(dòng)方式，需要人力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到高效率利用，費(fèi)時(shí)費(fèi)力的同時(shí)也浪費(fèi)的很多煤炭，對(duì)于這種現(xiàn)象，本文設(shè)計(jì)了一款可以自動(dòng)送風(fēng)系統(tǒng)爐膛，在設(shè)定好理想溫度情況下對(duì)爐膛自動(dòng)送風(fēng)，在增加燃料充分燃燒的同時(shí)也減少風(fēng)機(jī)對(duì)電能的消耗，并智能提醒人工加煤。系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是對(duì)爐膛的輔助設(shè)備（風(fēng)機(jī)）進(jìn)行升級(jí)，在輔助設(shè)備（風(fēng)機(jī)）上加入智能芯片使風(fēng)機(jī)給爐膛智能的送風(fēng)可以很簡(jiǎn)單的給爐膛升級(jí)。系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)，SMC1602A LCD液晶屏，DS18B20溫度傳感器，步進(jìn)電機(jī)。首先系統(tǒng)通過(guò)按鍵加減解決要設(shè)定理想溫度值，在LCD屏上顯示理想溫度，以便觀察。然后是通過(guò)傳感器測(cè)量爐膛內(nèi)溫度，通過(guò)程序轉(zhuǎn)換顯示在LCD屏上。在單片機(jī)內(nèi)比較實(shí)際測(cè)量溫度，當(dāng)設(shè)定溫度減實(shí)際測(cè)量溫度的值大于50度時(shí)，風(fēng)機(jī)采用四級(jí)風(fēng)速（最大風(fēng)速）；當(dāng)設(shè)定溫度減實(shí)際測(cè)量溫度的值大于30度小于50度時(shí)，風(fēng)機(jī)采用三級(jí)風(fēng)速；當(dāng)設(shè)定溫度減實(shí)際測(cè)量溫度的值大于10度小于30度時(shí)，風(fēng)機(jī)采用二級(jí)風(fēng)速；當(dāng)設(shè)定溫度減實(shí)際測(cè)量溫度的值小于10度時(shí)，風(fēng)機(jī)采用一級(jí)風(fēng)速（最小風(fēng)速）。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要由AT89C51單片機(jī)、SMC1602A LCD液晶屏、步進(jìn)電機(jī)、蜂鳴器、按鈕等元器件組成，它們的連接方式如圖1所示：

2.1 AT89C51系統(tǒng)模塊

系統(tǒng)主控模塊主要有12MHz的晶振、兩個(gè)30pF的瓷片電容、一個(gè)100Ω的電阻、一個(gè)1μF的電容、一個(gè)按鍵。

2.2 系統(tǒng)溫度傳感器模塊

采用達(dá)拉斯公司的DS18B20智能型數(shù)字溫度傳感器，對(duì)比熱敏電阻，只需一條線就能直接讀出被測(cè)溫度，并根據(jù)實(shí)際需求規(guī)劃的讀數(shù)可以達(dá)到9-12位數(shù)字的比較值。DS18B20主要由斜率累加器、溫度系數(shù)振蕩器、減法計(jì)數(shù)器、溫度寄存器的部分組成。

2.3 SMC1602A LCD液晶屏顯示模塊

SMC1602A可以顯示兩行字符，每行16個(gè)字符，顯示容量為16╳2個(gè)字符。帶有背光源，采用時(shí)分割驅(qū)動(dòng)的形式，并行接口，可與單片機(jī)I/O口直接相連。在這里L(fēng)CD液晶顯示模塊主要顯示設(shè)定溫度和測(cè)量溫度。

2.4 按鍵模塊

按鍵模塊主要由兩個(gè)按鈕組成分別是S1、S2其連接方式如圖1所示。

2.5 步進(jìn)電機(jī)模塊

步進(jìn)電機(jī)模塊主要由上拉排阻RESPACK—7、反相器74LS04、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003A和步進(jìn)電機(jī)MOTOR-STEPPER元件組成。

2.6 提醒模塊

提醒模塊主要是由一個(gè)蜂鳴器、15r的電阻、1k的電阻、5.5k的電阻和一個(gè)三級(jí)管組成。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)流程圖

3.2 系統(tǒng)子功能設(shè)計(jì)

（1）SMC1602A LCD液晶屏顯示程序功能設(shè)計(jì)。此部分功能設(shè)計(jì)主要包括延時(shí)1ms程序，寫(xiě)指令程序，寫(xiě)數(shù)據(jù)程序，顯示程序，初始化顯示程序。（2）DS18B20溫度傳感器程序功能的設(shè)計(jì)。此部分功能設(shè)計(jì)主要包括延時(shí)程序，ds18b20復(fù)位程序，讀數(shù)據(jù)程序，寫(xiě)數(shù)據(jù)程序，讀取溫度值并轉(zhuǎn)換程序，溫度顯示程序。（3）按鍵計(jì)數(shù)程序功能的設(shè)計(jì)。此部分功能設(shè)計(jì)主要包括按鍵計(jì)數(shù)程序，計(jì)數(shù)顯示程序。（4）報(bào)警程序功能的設(shè)計(jì)。此部分功能設(shè)計(jì)主要包括報(bào)警條件程序，蜂鳴器發(fā)聲程序

3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序功能的設(shè)計(jì)

此部分功能設(shè)計(jì)主要包括電機(jī)延時(shí)程序，電機(jī)初始化程序，電機(jī)風(fēng)速確定程序。

通過(guò)系統(tǒng)的智能設(shè)計(jì)極大地改善了電能損耗，節(jié)約了人力成本，使?fàn)t膛燃燒充分。

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作者簡(jiǎn)介：易鵬（1971-），男，安徽蚌埠人，碩士研究生 ，工程師，研究方向：電力電子與電力傳動(dòng)。