锅炉水位控制系统设计Word格式文档下载.docx

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把这些信号与单片机中内部设定的值相比，以判断单片机是否需要进行相应的操作，即是否需要开启补水泵，来实现对液面的控制，从而实现单片机自动控制液面的目的。

本设计用单片机控制易于实现锅炉液位、温度和压力的控制,而且有造价低、程序易于调试、一部分出现故障不会影响其他部分的工作、维修方便、等优点。

关键词锅炉，8051单片机，模数转换，水位控制，自动控制

ABSTRACT

Thisdesigntaskrequirementlevelcontrollerdesignofaboiler,whichin8051ascontroller,through8051MCU,pressuresensorandthehardwaresystemandsoftwaredesignmethods,suchasimplementationofadchasadualfunction,liquidleveldetectionalarmandcontrolalsohasthefunctionofpressurealarmanddisplaycontrol,andtoshowtheliquidlevelandpressurevalue.

Thewaterheatingboilerdesignisbasedonsinglechipmicrocomputer,aremainlyinthedesignwaterleveldetection,temperaturedetection,pressuretesting,buttoncontrol,waterlevelcontrolanddisplaypart,faultalarmandsoonseveralpartstoachieveheatingcontrol.Mainlyusegroundwaterlevelsensors,opticalfibertemperaturesensorisusedtodetecttemperature,presswithsixcontrolkeystoachievethehealthycontrols,withthree7segmentLEDdisplaytocompletedisplaypart,usefrequencyconvertertocontroltheturningspeedofthecirculationpump,thepressuresensorisusedtoinspectpressurewithintheboiler.AndbythemodulusconversionsignalissenttoMCU.ThesignaliscomparedwiththeinternalsettingvaluesintheMCU,MCUonjudgmentwhethertoneedtocarryonthecorrespondingoperation,whetheritneedtoopenthepump,toachievecontroloftheliquidsurface,soastorealizethesinglechipmicrocomputerautomaticcontrollevel.Thisdesignwiththesinglechipmicrocomputercontroliseasytorealizetheboilerliquidlevel,temperatureandpressurecontrol,andhaslowcost,partprogramiseasytodebug,failurewillnotaffectotherpartsofthework,convenientmaintenance,etc.

Keywordboiler，8051singlechipmicrocomputer,modulusconversion,waterlevelcontrol,automaticcontrol

1绪论

1.1课题背景

目前我国的锅炉的数量众多，我国现有中、小型锅炉30多万台,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。

而锅炉计算机控制系统的产生正是能够有效缓解这一现状的良好契机，锅炉水位控制系统是微型计算机软件，硬件，自动控制，锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，作为锅炉控制装置，其主要目的是保证锅炉的安全稳定经济运行，减少能源的损耗更加合理高效的利用能源，减轻操作人员的劳动程度。

采用微机控制，能对锅炉进行自动的检测、自动控制等多项功能。

提高锅炉工作效率，保证生产安全。

1.2国内外研究的现状

目前在我国的锅炉水位控制系统的研究设计生产中都取得了很大的成效，在各方面的发张过程中多数还只是采用理论的计算的各方面论文很多，但是能够运用的工业生产中的还很少。

而我们现在要把锅炉水位控制系统能够很好地全面的应用到工业生产中这还需要大家的努力。

在我过上海沿海等地生产锅炉水位控制所需要的器材的实力比较雄厚，生产厂商能够让理论产物和实际产物能够很好地结合，生产多高效实际合理的工业设备。

在我国的新型测控装备与系统研究与发达国家还存在着差距但是我国科研人员能够克服困难不断钻研争取，在摸索中前进，有望在相关领域能够赶上并超过发达国家的技术水平。

1.3使用单片机实现锅炉液位控制的优点

当今，随着计算机技术的不断发展，微型计算机的生产及应用已渗透到生产、生活的各个方面。

虽然单片机微型计算机虽然问世不久，然而体积小、廉价、功能强、其销售额已每年近80%的速率增长。

使用单片机控制来实现锅炉水位控制系统的实现具有较高的使用价值和成本较低稳定性较好等特点。

实现锅炉测量水位使用高亮二极管和光敏三极管来实现。

测量温度采用光电耦合器实现光电隔离，方便人员对液位系统的控制且稳定性较好。

对液位压力测量使用电陶瓷传感器，可以大大简化系统的设计方案。

使用单片机控制不仅具有体积小、安装方便，功能较齐全等优点，而且应用前景广、具有很高的性价比。

通过微机控制来实现给水系统的自动控制与调节来保证系统稳定高效安全的运行。

本文采用8051单片机作为核心来对锅炉水位进行自动控制。

具有较高的优越性和使用价值。

1.4研究方案及预期结果

本设计采用8051单片机为核心，及相关硬件来实现锅炉水位控制系统。

在测量液位的同时需要对锅炉压力和温度进行检测。

使用3位七段LED显示液位、温度、压力等数据，从而实现系统的安全控制，及时报警。

1.4.1系统硬件总体方案

系统采用高亮二级管和光敏三极管对液位进行控制。

并通过四对传感器分别安装在锅炉四个不同位置来测量锅炉液位。

使用模数转换把信号传送到单片机中。

通过LED现实出来。

然后根据当前液位值和用户设定的水位来决定水位是否开关水泵。

还采用了光电传感器和电压式传感器来对锅炉温度压力进行测量，因此我们所提到的锅炉常用于供暖而不是工业上的燃烧锅炉。

采用压力传感器只要是为了防止锅炉压力过大对锅炉造成损害甚至爆炸，而压力过低则会导致锅炉无法正常稳定运行。

1.4.2系统软件总体方案

水位检测通过四对高亮二极管和光敏三极管所组成的液位传感器分别安装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，对锅炉里的水位进行检测。

当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出高电平；

当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。

由上至下的第一个位置为水位上限报警线，即当水位高于此位置时，开水阀控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀有可能出故障；

第二个位置是自动停止加水线，即当水位高于此位置时，控制系统会自动关闭加水电磁阀，停止加水；

第三个位置是自动加水线，即当水位低于此位置时，控制系统会自动接通加水电磁阀，开水加水；

第四个位置是水位下限报警线，即当水位低于此位置时，开水房控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水电磁阀可能出故障。

1.4.3设计的研究进程

本设计第二章对系统进行硬件分析,主要介绍了本设计所使用的核心芯片8051,重要对其端口进行介绍,介绍其功能与用途,还介绍了液位传感器、数模转换ADC0809、执行设备、LED显示和报警装置,介绍了他们的原理、结构和电路连接。

第三章着重介绍了本设计所使用的传感器,因为传感器的性能在整个系统中起着非常重要的作用,尤其对检测精确度起着重要的作用,在其中我重点介绍了液位传感器,光电式传感器和压电式传感器。

第四章介绍了整个系统的软件设计。

2系统硬件设计

锅炉自动控制包括对锅炉的液位，压力，温度等的控制，本设计主要介绍锅炉的液位控制。

液位控制是利用由高亮二级管和光敏三级管所组成的液位传感器把液位的状态转换成模拟信号，再通过模数转换器ADC0809把输出状态直接接到单片机的I/O接口，单片机经过运算控制，输出数字信号，输出接口接LED进行显示,实现液位报警和键盘显示与控制；

其压力控制是通过压电传感器将接受的信号转变成电信号，通过模数转换ADC0809进行转换后与8051单片机接口相连，使其与设定值相比较从而实现压力报警和控制；

其温度检测选用的是光电隔离器，实行光电隔离，有利于人员对温度的检测,再通过模数转换器ADC0809进行转换后与8051单片机接口相连，使其与设定值相比较从而实现温度报警。

而本设计主要是对液位进行控制,下图是锅炉液位控制系统

图2.1基于单片机的锅炉液位控制系统

由上图可观察到传感器通过对液面、温度和压力进行测量，输出模拟信号，再通过模数转换器把输入的模拟信号转换成数字信号，通过8051单片机的运算控制，在通过LED进行显示,通过报警装置进行报警,报警显示之后再通过对阀门的开启实现对锅炉的液位进行调节控制,阀门的驱动设备是电动机。

2.1核心芯片8051单片机

计算机芯片MCS-51是一个电脑晶片,英特尔公司生产系列。

它是在MCS-48系列的基础上发展的高性能的8位单片机。

在51子系列中，主要有8051、8031、8751三种机型。

其代表就是8051。

其他系列的单片机都以它为核心,所以本设计采用的核心芯片是8051单片机。

CPU是它的核心设备,从功能上看,CPU包括两个部分:

运算器和控制器,它执行对输入信号的分析和处理。

采用8051用P0、P2口作控制总线，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，使整个控制系统的通用性和智能化得到了很大的提高。

系统的原理是采用液位式传感