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象，用溫度傳感器測量爐膛內(nèi)溫度，把測量數(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)來改變步進(jìn)電動機(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。

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占據(jù)著能源市場大部分比例，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，小型爐膛的發(fā)展仍然是手動方式，需要人力實時監(jiān)測遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)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(xiàn)象，本文設(shè)計了一款可以自動送風(fēng)系統(tǒng)爐膛，在設(shè)定好理想溫度情況下對爐膛自動送風(fēng)，在增加燃料充分燃燒的同時也減少風(fēng)機(jī)對電能的消耗，并智能提醒人工加煤。系統(tǒng)設(shè)計主要是對爐膛的輔助設(shè)備（風(fēng)機(jī)）進(jìn)行升級，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)可以很簡單的給爐膛升級。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。然后是通過傳感器測量爐膛內(nèi)溫度，通過程序轉(zhuǎn)換顯示在LCD屏上。在單片機(jī)內(nèi)比較實際測量溫度，當(dāng)設(shè)定溫度減實際測量溫度的值大于50度時，風(fēng)機(jī)采用四級風(fēng)速（最大風(fēng)速）；當(dāng)設(shè)定溫度減實際測量溫度的值大于30度小于50度時，風(fēng)機(jī)采用三級風(fēng)速；當(dāng)設(shè)定溫度減實際測量溫度的值大于10度小于30度時，風(fēng)機(jī)采用二級風(fēng)速；當(dāng)設(shè)定溫度減實際測量溫度的值小于10度時，風(fēng)機(jī)采用一級風(fēng)速（最小風(fēng)速）。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

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(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，對比熱敏電阻，只需一條線就能直接讀出被測溫度，并根據(jù)實際需求規(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個字符，顯示容量為16╳2個字符。帶有背光源，采用時分割驅(qū)動的形式，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(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(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 系統(tǒng)流程圖

3.2 系統(tǒng)子功能設(shè)計

（1）SMC1602A LCD液晶屏顯示程序功能設(shè)計。此部分功能設(shè)計主要包括延時1ms程序，寫指令程序，寫數(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。此部分功能設(shè)計主要包括延時程序，ds18b20復(fù)位程序，讀數(shù)據(jù)程序，寫數(shù)據(jù)程序，讀取溫度值并轉(zhuǎn)換程序，溫度顯示程序。（3）按鍵計數(shù)程序功能的設(shè)計。此部分功能設(shè)計主要包括按鍵計數(shù)程序，計數(shù)顯示程序。（4）報警程序功能的設(shè)計。此部分功能設(shè)計主要包括報警條件程序，蜂鳴器發(fā)聲程序

3.3 電機(jī)驅(qū)動程序功能的設(shè)計

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

通過系統(tǒng)的智能設(shè)計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。

參考文獻(xiàn)：

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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。