水位智能控制器設(shè)計
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- 摘 要
鍋爐水位控制系統(tǒng)是鍋爐生產(chǎn)控制系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。對鍋爐生產(chǎn)操作如果不合理，管理不善，處理不當(dāng)，往往會引起事故。這些事故中的大部分是由于鍋爐水位控制不當(dāng)引起的，可見鍋爐汽包水位控制在鍋爐設(shè)備控制系統(tǒng)中的重要性。
現(xiàn)代工業(yè)鍋爐都向著大容量高參數(shù)的方向發(fā)展，一般鍋爐容量越大，汽包的容水量就相對越小，允許波動的蓄水量就更少。這樣對汽包水位要求就更高了。而在常規(guī)的三沖量控制系統(tǒng)中，由于“虛假液位”的原因使得蒸汽負(fù)荷上升和下降時的動態(tài)特性曲線不對稱，且系統(tǒng)參數(shù)具有時變性，不能求出準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，也就不能設(shè)計出準(zhǔn)確的前饋控制器，只能實現(xiàn)靜態(tài)前饋，能實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無誤差，但對動態(tài)性能控制不好。這樣，就不能很好的滿足現(xiàn)代工藝的要求。
考慮到模糊控制器的設(shè)計不需要知道該過程的數(shù)學(xué)模型以及它的其他特點都適合于這種蒸汽前饋控制，所以我們決定在這里用模糊控制器代替了三沖量控制系統(tǒng)中的蒸汽前饋控制中的常規(guī)控制器。而給水流量的擾動造成的汽包水位變化這一過程可以通過實驗測試和數(shù)據(jù)處理得到精確的數(shù)學(xué)模型，這樣就能夠設(shè)計常規(guī)控制器來控制，并能達(dá)到很好的效果
德州儀器公司最近出MSC1211帶有24位分辨率的Σ—ΔA/D轉(zhuǎn)換器，16位D/A轉(zhuǎn)換器，8通道多路開關(guān)，模擬輸入通道測試電流源，輸入緩沖器，可編程增益放大器，溫度傳感器，內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，8位微控制器，程序數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)據(jù)SRAM等功能。
系統(tǒng)由傳感器、單片機(jī)MSC1211、MAX7219顯示芯片、編程接口、調(diào)節(jié)閥等幾部分構(gòu)成。系統(tǒng)的工作過程：從傳感器來的信號進(jìn)入到MSC1211的內(nèi)部對信號進(jìn)行處理，從而將流量值以相應(yīng)的數(shù)字顯示在顯示器上。
本次設(shè)計的特點是：元件少、方案新、價格經(jīng)濟(jì)、體積小、編程方式簡單、功能全、操作簡單。
關(guān)鍵詞：鍋爐系統(tǒng)，常規(guī)三沖量控制，虛假液位，模糊控制，MSC1211
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
引 言 1
1 理論基礎(chǔ) 2
1.1 工業(yè)鍋爐設(shè)備的基礎(chǔ)知識 2
1.1.1 工業(yè)鍋爐的分類和工藝流程 2
1.1.2 鍋爐設(shè)備控制系統(tǒng)的分類 4
1.2 鍋爐水位控制系統(tǒng)在鍋爐生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的重要性 5
2 爐汽包水位的基本特性和常規(guī)汽包水位控制系統(tǒng) 6
2.1 鍋爐汽包水位控制對象的基本特性 6
2.1.1 汽包水位在給水流量擾動下的動態(tài)特性 7
2.1.2 汽包水位在蒸汽負(fù)荷擾動下的動態(tài)特性 8
2.2 鍋爐汽包水位的常規(guī)控制系統(tǒng)及其優(yōu)缺點 10
2.2.1 單沖量水位控制系統(tǒng) 10
2.2.2 雙沖量水位控制系統(tǒng) 10
2.2.3 三沖量水位控制系統(tǒng) 10
3 模糊控制系統(tǒng)的基本思想、特點及其和常規(guī)控制系統(tǒng)的比較 12
3.1 模糊控制的基本思想和特點 12
3.2 用模糊水位控制和常規(guī)控制系統(tǒng)的比較 14
3.3 汽包鍋爐水位模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計 15
4 系統(tǒng)設(shè)計 17
4.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及工作過程 17
4.2 硬件器件簡介 19
4.2.1 MSC1211的結(jié)構(gòu)和特性 19
4.2.2 MSC1211在本次設(shè)計中的使用 26
4.2.3 專用LED數(shù)碼管顯示電路（MAX7219） 35
5 軟件設(shè)計 36
5.1 程序流程圖 36
5.2 編程 41
5.3 硬件圖 41
結(jié) 論 42
參 考 文 獻(xiàn) 43
附錄A 硬件圖 45
附錄B 程序清單 46
致 謝 49 ...
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