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水位智能控制器設計

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更新時間：2014-06-14
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摘　　要
鍋爐水位控制系統是鍋爐生產控制系統中最重要的環節。對鍋爐生產操作如果不合理，管理不善，處理不當，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引起的，可見鍋爐汽包水位控制在鍋爐設備控制系統中的重要性。
現代工業鍋爐都向著大容量高參數的方向發展，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。而在常規的三沖量控制系統中，由于“虛假液位”的原因使得蒸汽負荷上升和下降時的動態特性曲線不對稱，且系統參數具有時變性，不能求出準確的數學模型，也就不能設計出準確的前饋控制器，只能實現靜態前饋，能實現穩態無誤差，但對動態性能控制不好。這樣，就不能很好的滿足現代工藝的要求。
考慮到模糊控制器的設計不需要知道該過程的數學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中的蒸汽前饋控制中的常規控制器。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據處理得到精確的數學模型，這樣就能夠設計常規控制器來控制，并能達到很好的效果
德州儀器公司最近出MSC1211帶有24位分辨率的Σ—ΔA/D轉換器，16位D/A轉換器，8通道多路開關，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，內部基準電壓源，8位微控制器，程序數據存儲器和數據SRAM等功能。
系統由傳感器、單片機MSC1211、MAX7219顯示芯片、編程接口、調節閥等幾部分構成。系統的工作過程：從傳感器來的信號進入到MSC1211的內部對信號進行處理，從而將流量值以相應的數字顯示在顯示器上。
本次設計的特點是：元件少、方案新、價格經濟、體積小、編程方式簡單、功能全、操作簡單。
關鍵詞：鍋爐系統，常規三沖量控制，虛假液位，模糊控制，MSC1211
目　　錄

摘　　要 1
Abstract 2
引　　言 1
1 理論基礎 2
1.1 工業鍋爐設備的基礎知識 2
1.1.1 工業鍋爐的分類和工藝流程 2
1.1.2 鍋爐設備控制系統的分類 4
1.2 鍋爐水位控制系統在鍋爐生產控制系統中的重要性 5
2 爐汽包水位的基本特性和常規汽包水位控制系統 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特性 7
2.1.2 汽包水位在蒸汽負荷擾動下的動態特性 8
2.2 鍋爐汽包水位的常規控制系統及其優缺點 10
2.2.1 單沖量水位控制系統 10
2.2.2 雙沖量水位控制系統 10
2.2.3 三沖量水位控制系統 10
3 模糊控制系統的基本思想、特點及其和常規控制系統的比較 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控制系統的比較 14
3.3 汽包鍋爐水位模糊控制系統的設計 15
4 系統設計 17
4.1 系統硬件構成及工作過程 17
4.2 硬件器件簡介 19
4.2.1 MSC1211的結構和特性 19
4.2.2 MSC1211在本次設計中的使用 26
4.2.3 專用LED數碼管顯示電路（MAX7219） 35
5 軟件設計 36
5.1 程序流程圖 36
5.2 編程 41
5.3 硬件圖 41
結　　論 42
參考文獻 43
附錄A 硬件圖 45
附錄B　程序清單 46
致　　謝 49 ...

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