智能爐膛溫度控制系統

易鵬+張紹峰

摘 要：本文主要是以爐膛溫度為研究對象，用溫度傳感器測量爐膛內溫度，把測量數據反饋到AT89C51單片機中與預先設好的溫度值進行比較，判斷差值，單片機輸出相應的脈沖數來改變步進電動機的速度，已達到改變給爐膛的進氧量，從而控制爐膛內燃料的燃燒使爐膛內的溫度在設定值范圍內上下波動。

關鍵詞：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占據著能源市場大部分比例，在各大火力發電廠中各種大型鍋爐都趨于智能化的同時，小型爐膛的發展仍然是手動方式，需要人力實時監測遠遠達不到高效率利用，費時費力的同時也浪費的很多煤炭，對于這種現象，本文設計了一款可以自動送風系統爐膛，在設定好理想溫度情況下對爐膛自動送風，在增加燃料充分燃燒的同時也減少風機對電能的消耗，并智能提醒人工加煤。系統設計主要是對爐膛的輔助設備（風機）進行升級，在輔助設備（風機）上加入智能芯片使風機給爐膛智能的送風可以很簡單的給爐膛升級。系統采用AT89C51單片機，SMC1602A LCD液晶屏，DS18B20溫度傳感器，步進電機。首先系統通過按鍵加減解決要設定理想溫度值，在LCD屏上顯示理想溫度，以便觀察。然后是通過傳感器測量爐膛內溫度，通過程序轉換顯示在LCD屏上。在單片機內比較實際測量溫度，當設定溫度減實際測量溫度的值大于50度時，風機采用四級風速（最大風速）；當設定溫度減實際測量溫度的值大于30度小于50度時，風機采用三級風速；當設定溫度減實際測量溫度的值大于10度小于30度時，風機采用二級風速；當設定溫度減實際測量溫度的值小于10度時，風機采用一級風速（最小風速）。

2 系統硬件設計

本系統主要由AT89C51單片機、SMC1602A LCD液晶屏、步進電機、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系統模塊

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

2.2 系統溫度傳感器模塊

采用達拉斯公司的DS18B20智能型數字溫度傳感器，對比熱敏電阻，只需一條線就能直接讀出被測溫度，并根據實際需求規劃的讀數可以達到9-12位數字的比較值。DS18B20主要由斜率累加器、溫度系數振蕩器、減法計數器、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個字符，顯示容量為16╳2個字符。帶有背光源，采用時分割驅動的形式，并行接口，可與單片機I/O口直接相連。在這里LCD液晶顯示模塊主要顯示設定溫度和測量溫度。

2.4 按鍵模塊

按鍵模塊主要由兩個按鈕組成分別是S1、S2其連接方式如圖1所示。

2.5 步進電機模塊

步進電機模塊主要由上拉排阻RESPACK—7、反相器74LS04、步進電機驅動芯片ULN2003A和步進電機MOTOR-STEPPER元件組成。

2.6 提醒模塊

提醒模塊主要是由一個蜂鳴器、15r的電阻、1k的電阻、5.5k的電阻和一個三級管組成。

3 系統軟件設計

3.1 系統流程圖

3.2 系統子功能設計

（1）SMC1602A LCD液晶屏顯示程序功能設計。此部分功能設計主要包括延時1ms程序，寫指令程序，寫數據程序，顯示程序，初始化顯示程序。（2）DS18B20溫度傳感器程序功能的設計。此部分功能設計主要包括延時程序，ds18b20復位程序，讀數據程序，寫數據程序，讀取溫度值并轉換程序，溫度顯示程序。（3）按鍵計數程序功能的設計。此部分功能設計主要包括按鍵計數程序，計數顯示程序。（4）報警程序功能的設計。此部分功能設計主要包括報警條件程序，蜂鳴器發聲程序

3.3 電機驅動程序功能的設計

此部分功能設計主要包括電機延時程序，電機初始化程序，電機風速確定程序。

通過系統的智能設計極大地改善了電能損耗，節約了人力成本，使爐膛燃燒充分。

參考文獻：

[1]王桂斌，劉浩.鍋爐控制系統的設計[J].煤炭現代化，2005（05）.

[2]阿雷尼，韋伯斯特著.張倫譯.傳感器和信號調節[M]北京清華大學出版社，2003.

[3]中國電力企業聯合會科技服務中心，華中科技大學能源與動力工程學院鍋爐機組節能[M]北京中國電力出版社，2008.

作者簡介：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。