工業(yè)鍋爐的溫度控制系統(tǒng)-開題報(bào)告.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題 目： 工業(yè)鍋爐的溫度控制系統(tǒng) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 年 月 日開題報(bào)告填寫要求1開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見；3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于10篇（不包括辭典、手冊(cè)）；4有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年2月26日”或“2004-02-26”。1 結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：溫度是國(guó)際單位制基本量之一, 也是工業(yè)過(guò)程控制中的主要參數(shù)。為了確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定可靠,溫度測(cè)量系統(tǒng)是許多生產(chǎn)企業(yè)必備的基本裝置,特別是電熱,熱處理,電爐冶煉,爐襯耐火材料等行業(yè)更是廣泛而普遍的使用,為了確保其溫度示值準(zhǔn)確可靠,對(duì)測(cè)溫系統(tǒng)進(jìn)行定期或不定期的計(jì)量檢測(cè)是十分必要的,也是我們計(jì)量測(cè)試中心經(jīng)常的工作項(xiàng)目之一,研討計(jì)量檢測(cè)方法的有效性和準(zhǔn)確性自然成為我們的課題,結(jié)合自身多年的工作實(shí)踐,現(xiàn)就爐溫測(cè)量系統(tǒng)的計(jì)量檢測(cè)作簡(jiǎn)單的探討。在熱處理行業(yè)中, 工業(yè)鍋爐的應(yīng)用越來(lái)越廣泛, 同時(shí)對(duì)鍋爐的溫度控制系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求。在大多數(shù)工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，必須加強(qiáng)系統(tǒng)本身的溫度控制能力，要加強(qiáng)系統(tǒng)本身的非線性與多變量性的整合能力，改善溫度控制與變化的不足，提高非線性的時(shí)變參數(shù)，提高工作環(huán)境的隨機(jī)性，避免受到其他因素的干擾影響。而且還要實(shí)現(xiàn)常規(guī)的數(shù)學(xué)工具的技術(shù)，利用計(jì)算模型確立一種溫度的控制與調(diào)節(jié)的方法，這種方法必須建立在較好的PID 環(huán)境背景下，參數(shù)制定的條件必須要發(fā)展湊效，而且PID 參數(shù)的規(guī)模必須要經(jīng)驗(yàn)豐富有效，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，現(xiàn)有的溫度控制系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足生產(chǎn)工藝的要求與標(biāo)準(zhǔn)了。未來(lái)研究工業(yè)鍋爐的有效發(fā)展道路必須要滿足現(xiàn)階段的節(jié)能環(huán)保特性，還要?jiǎng)討B(tài)化管理溫度的調(diào)節(jié)， 要讓溫度控制與節(jié)能環(huán)保保持在一種均衡的發(fā)展模式之中，要求將人工操作的經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)的真實(shí)記錄完美結(jié)合， 形成語(yǔ)言控制規(guī)則，讓非線性、時(shí)變性的信息科學(xué)、合理的處理，利用專家經(jīng)驗(yàn)提供較好的查詢，構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立自主自適應(yīng)系統(tǒng)，服務(wù)工業(yè)鍋爐的爐溫控制與發(fā)展，達(dá)到控制要求。鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的典型溫度控制對(duì)象，溫度是鍋爐生產(chǎn)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一也是保證鍋爐設(shè)備安全的重要參數(shù),同時(shí)，溫度也是影響鍋爐生產(chǎn)效率的主要因素。如果鍋爐溫度過(guò)熱，過(guò)熱器容易損壞，會(huì)嚴(yán)重影響鍋爐運(yùn)行的安全。由于鍋爐的溫度控制很難用數(shù)學(xué)的方法建立模型，所以鍋爐溫度控制技術(shù)的研發(fā)和進(jìn)步以及鍋爐溫度控制技術(shù)的應(yīng)用都非常重要。下面對(duì)幾種溫度控制技術(shù)做簡(jiǎn)單的分析。1 基于PID 的電鍋爐溫度控制系統(tǒng)該系統(tǒng)首先通過(guò)熱電偶傳感器監(jiān)測(cè)鍋爐的溫度，收集的信息經(jīng)過(guò)AD電路出送給PLC控制器，PLC控制器因此作出計(jì)算，并判斷鍋爐的溫度，當(dāng)溫度處于上升狀態(tài)時(shí)，就會(huì)繼續(xù)加熱，當(dāng)溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)PID會(huì)計(jì)算并輸出控制信號(hào)，PLC傳送信號(hào)給PC機(jī)，系統(tǒng)因此做出高溫顯示并發(fā)出警報(bào)。PID控制是工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常采用的控制技術(shù)，但當(dāng)被控制的設(shè)備有復(fù)雜的非線性特性時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍，難以實(shí)現(xiàn)控制效果。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID 控制卻可以克服這一難點(diǎn)，它可以計(jì)算出任何非線性函數(shù)從而匹配控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)控制程序的正常運(yùn)行。2基于DDC 的鍋爐溫度控制系統(tǒng)數(shù)字控制DDC系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中用得做廣泛的一種系統(tǒng)應(yīng)用形式。這類系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)除了經(jīng)過(guò)輸入通道對(duì)多個(gè)工業(yè)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)采集外，它不容代替模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的模擬調(diào)節(jié)器，按預(yù)定的調(diào)節(jié)規(guī)定進(jìn)行調(diào)節(jié)運(yùn)算，然后將運(yùn)算結(jié)果通過(guò)過(guò)程輸出通道輸出并作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)多回路調(diào)節(jié)的目的。系統(tǒng)中除了輸入和輸出通道外,一般還有一個(gè)功能較強(qiáng)的控制操縱臺(tái),在操縱臺(tái)上可調(diào)整被控參數(shù)的給定值、顯示或打印采樣值、聲光報(bào)警裝置也在操縱臺(tái)上。DDC系統(tǒng)不僅可對(duì)一個(gè)回路進(jìn)行控制，而且通過(guò)采樣實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)回路的控制。另外，DDC系統(tǒng)只要改變程序還能實(shí)現(xiàn)串級(jí)，前饋等復(fù)雜的控制，直接數(shù)字控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)常規(guī)的PLD(比例、積分、微分)調(diào)節(jié),也可實(shí)現(xiàn)其它復(fù)雜或先進(jìn)的調(diào)節(jié)規(guī)律,調(diào)節(jié)規(guī)律的改變只需控制軟件。不同的是硬件部分除按需適當(dāng)增減通道的數(shù)量外,一般不需作大的變動(dòng)，所以使用比較靈活，DDC系統(tǒng)是一個(gè)“在線”的半環(huán)控制系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)通過(guò)變送器轉(zhuǎn)換成0-10mA.DC或4-20Ma.DC或0-5V.DC的模擬量信號(hào)，通過(guò)有關(guān)端子輸入計(jì)算機(jī)A/D板，或電阻信號(hào)通過(guò)電阻信號(hào)轉(zhuǎn)換板與其它現(xiàn)場(chǎng)毫伏信號(hào)進(jìn)入信號(hào)調(diào)理板，再輸入A/D板，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后以實(shí)際工程量屏幕顯示氣包水位、蒸汽壓力等影響工業(yè)鍋爐運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性的主要參數(shù)以及給水調(diào)節(jié)閥位、給煤機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置信號(hào)，這些信號(hào)用來(lái)控制、打印制表、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、經(jīng)濟(jì)量累積核算等。對(duì)工業(yè)鍋爐主要參數(shù)進(jìn)行直接控制是微機(jī)DDC控制的主要功能之一。 DDC是是計(jì)算機(jī)利用模擬量輸入通道和開關(guān)量輸入通道收集信號(hào)數(shù)據(jù)，并依照程序設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后輸出控制信號(hào)控制生產(chǎn)的過(guò)程。DDC系統(tǒng)閉合控制系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制在工業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用形式。該設(shè)計(jì)原理也是通過(guò)AD功能的數(shù)據(jù)模塊以及監(jiān)測(cè)執(zhí)行軟件形成的一個(gè)過(guò)程控制方式，把鍋爐水溫作為被控參數(shù)，把鍋爐內(nèi)膽溫當(dāng)做控制量，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的計(jì)算和判斷，發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)鍋爐的溫度控制。過(guò)程中溫度的測(cè)量，是通過(guò)一次性儀表獲取，并轉(zhuǎn)變成電流信號(hào)，通過(guò)AD的作用，計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定的控制反應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而得到控制量的變化值，并輸出數(shù)據(jù)到執(zhí)行部分，實(shí)現(xiàn)控制機(jī)能。參考文獻(xiàn)11劉寶元,張玉虹,姜旭,段存麗,胡加興.基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.應(yīng)用天地.2009,28(12):77-80.2U.-C. Moon and K. Y. Lee "A boiler-turbine system control using a fuzzy auto-regressive moving average (FARMA) model", IEEE Trans. Energy Convers., vol. 18, no. 1, pp.142 -148 20033J. Li and C. Qian "Global finite-time stabilization by dynamic output feedback for a class of continuous nonlinear system", IEEE Trans. Autom., vol. 51, no. 5, pp.879 -884 20064丁珠玉，陳建，李云武，吳達(dá)科?；谀：齈ID的花椒烘房溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)J。農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010,26（13）：32-26。5姜文佳，姜永健，姜廣田，于錫純。模糊PID控制算法改進(jìn)及在溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用J?？刂葡到y(tǒng)，2006,13（4）：338-3406李穎沖，陳小強(qiáng)，王思明，嚴(yán)芳。基于模糊控制自適應(yīng)PID的陶瓷窯爐溫度控制系統(tǒng)仿真J。中國(guó)陶瓷，2009,45（7）。7張曉芳. 基于C51 的單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2009,20（4）：36-38.8高建樹,徐亮亮. 基于單片機(jī)的多點(diǎn)溫度煙霧測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 微計(jì)算機(jī)信息.2009,25(7-2):73-75.9 古華 ,嚴(yán)根華“. 水工閘門流固耦合自振特性數(shù)值分析”.振動(dòng)、測(cè)試與診斷.2008 年第28 卷第3 期10 蔣智翔, 楊小昭. 一種新型的電儲(chǔ)熱系統(tǒng)- 自儲(chǔ)能電鍋爐介紹 C . 2004 中美工業(yè)鍋爐先進(jìn)技術(shù)研討會(huì)會(huì)議論文集,2004: 380- 384.本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段及途徑：（1）研究或解決的問(wèn)題a 了解工業(yè)鍋爐溫度控制系統(tǒng)的工藝過(guò)程，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行整體分析，設(shè)計(jì)整體系統(tǒng)方案；b 根據(jù)工業(yè)鍋爐溫度控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，包括溫度采集電路、按鍵和顯示電路、電源模塊、報(bào)警電路、驅(qū)動(dòng)電路等；c 在硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，完成系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)，包括主程序模塊、檢測(cè)濾波模塊、鍵盤顯示模塊等；（2）擬采用的研究手段及途徑A 收集資料設(shè)計(jì)總體方案B 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和過(guò)程控制原理完成工業(yè)鍋爐溫度控制系統(tǒng)對(duì)象模型的建立并確定參數(shù)。C 設(shè)計(jì)硬件電路的各模塊D 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)參數(shù)進(jìn)行配置，并根據(jù)流程圖進(jìn)行程序編寫，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化、處理，與設(shè)計(jì)所要求的范圍進(jìn)行比較，編寫相應(yīng)的處理和控制程序。對(duì)各子模塊進(jìn)行編程、調(diào)試，再對(duì)系統(tǒng)總體調(diào)試。（3）硬件系統(tǒng) 本系統(tǒng)硬件主要包括:單片機(jī)的最小系統(tǒng)、溫度采集電路、按鍵和顯示電路、電源模塊、報(bào)警電路、驅(qū)動(dòng)電路、升降溫裝置等,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示。單片機(jī) 采用AT89C51,它是美國(guó)ATMEL 公司生產(chǎn)的一種低功耗、低電壓、高性能的8 位單片機(jī)。溫度控制系統(tǒng) 采用美國(guó)DALLAS 的單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20, 溫度測(cè)量范圍為 55 125，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625。顯示電路 系統(tǒng)設(shè)置3 位8 段LED 數(shù)碼管, 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管采用芯片MAX7219,內(nèi)含88 位雙口靜態(tài)SRAM ,可保存8 位LED 數(shù)據(jù)。溫度上下限設(shè)置模塊 溫度上下限設(shè)置模塊包括四個(gè)按鍵:(1)溫控開關(guān)鍵S1:是溫控與非溫控之間的切換鍵。(2)模式切換鍵S2:進(jìn)行模式之間的切換,模式包括設(shè)置溫度上限模式、設(shè)置溫度下限模式,每次按下該鍵就在這兩種模式之間切換。(3)溫度上下限減少鍵S3:減少溫度上下限的值。(4)溫度上下限增加鍵S4:增加溫度上下限的值溫度控制 驅(qū)動(dòng)電路采用繼電器驅(qū)動(dòng)方式, 繼電器采用增強(qiáng)型固態(tài)繼電器H220D15,其內(nèi)部采用光電隔離方式.電源模塊 電源模塊由220V 交流電源經(jīng)電磁干擾濾波器、電源變壓器、整流濾波器和三端集成穩(wěn)壓器7805, 提供5V 電壓給AT89C51 單片機(jī)液晶和DS18B20傳感器。報(bào)警電路 本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器報(bào)警電路,它由晶體管和蜂鳴器組成。溫度顯示報(bào)警電路升溫裝置降溫裝置置AT89C51 單 片 機(jī)溫度采集按鍵設(shè)置電源模塊 （4）軟件系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)流程, 軟件設(shè)計(jì)主要有: 主程序、初值設(shè)定子程序、溫度讀取子程序、LED 顯示子程序和輸出控制子程序等。主程序設(shè)計(jì)包括單片機(jī)本身的初始化、鍵盤掃描、溫度顯示等。初值設(shè)定子程序完成對(duì)溫度初值的設(shè)定及數(shù)據(jù)保存; 溫度讀取子程序完成對(duì)溫度傳感器數(shù)據(jù)的讀取,并通過(guò)LED 顯示子程序顯示溫度值;輸出控制子程序則根據(jù)溫度的數(shù)值完成對(duì)輸出口的控制。 開始初始化有鍵按下？調(diào)用處置設(shè)定程序溫度采集溫度顯示是否超出溫度范圍？報(bào)警YYNN指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師： 年 月 日