基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计

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1、基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计第8卷第6期2OO8年11月潍坊学院JournalofWeifangUniversityVo1.8No.6NOv.2OO8基于单片机

2、控制的电锅炉温度控制系统的设计王瑞兰(潍坊学院,山东潍坊261O61)摘要:设计了以PIC16F877A单片机为核心部件的温度智能控制器,实现了温度的采集与控制,超限报警等各种功能.在进行硬件电路设计的同时,也进行了相应软件设计.关键词:温度控制;单片机;电锅炉中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1671—4288(2008)O6一oO28一O4在工业生产过程中,控制对象各种各样,温度控制在生产过程中占有相当大的比例,其关键在于测温和控温两方面.由于控制对象越来越复杂,在温度控制方面,还存在着许多问题.如何更好地提高

3、控制性能,满足不同系统的控制要求,是目前科学研究领域的一个重要课题.温度控制一般指对某一特定空间的温度进行控制调节,使其达到工艺过程的要求.本文主要研究电锅炉温度控制的方法.电锅炉是将电能转换为热能的能量转换装置,具有结构简单,无污染,自动化程度高等特点.与传统的以煤和石化产品为燃料的锅炉相比,还具有投资少,占地面积小,操作方便,热效率高,能量转化率高等优点.近年来,电锅炉已成为供热采暖的主要设备.锅炉控制作为过程控制的一个典型,动态特性具有非线性,大惯性,大延迟的特点.目前国内电热锅炉控制大都采用的是开关式控制,甚至是人工控

4、制方法.采用这些控制方法的系统稳定性不好,超调量大,同时对外界环境变化响应慢,实时性差.另外,频繁的开关切换对电网产生很大的冲击,降低了系统的经济效益,减少了锅炉的使用年限.因此,研究一种最佳的电锅炉控制方法,对提高系统的经济性,稳定性具有重要的意义.1系统总体方案设计电锅炉温度控制为闭环工作状态,通过分析电锅炉供暖系统对控制器的要求,对电锅炉总体方案设计如图1所示.整个控制系统由CPU主板,控制面板等组成,以Micr0chip公司的8位嵌入式微控制器PIC16F877A为核心部件,CPU主板主要实现室内温度,锅炉水温和水位信

5、号的采集,滤波,算法控制的实现,以及驱动继电器,控制交流继电器的通断等工作.控制面板主要实现按键操作,功能显示以及指示灯等功能.该控制器结构简单,控制精度高,具有较强的通用性.电十——!!竺}_—筮锅—悃+一片炉团机图1系统总体方案图2单片机的选择与电路设计本控制系统选择PIC16F877A单片机作为核心器件.PIC16F877A单片机是美国Microchip公司生产的性能优良的8位单片机产品,其内部采用RSIC指令系统和哈佛总线结构,最高运行的时钟频率可达2oMHz,集成了4K×14位Flash程序存储器和192字节数据存储

6、器,并拥有13个中断源,可以完全满足本系统的需要.更重要的是,PIC16F877A单片机内部集成了128字节EEP—ROM,采用类似于间接寻址的方式进行存取,使用十分方便.因为EEPROM具有非易失性,所以预设温度和各整定参数等可以可靠地保存在其中而不受系统复位的影响,为软硬件的设计带来很大的便利.在接口和外设方面,PIC16F877A单片机同样性能出众,PortA,PortB和P0rtC三组I/0接口为硬件设计带来很大方便;片上集成的PWM模块和*收稿日期:20O8一O6—22作者简介:王瑞兰(1967一),女,山东昌邑人,

7、潍坊学院信息与控制工程学院教授,主要研究方向:电子技术,信息技术.一28—第6期王瑞兰:基于单片机控制的电锅炉温度控制系统的设计1O位的A/D模块在硬件设计时可以充分加以利用,最大程度缩小电路板的尺寸.2.1复位电路PIC16F877A单片机具有多种复位功能,包括上电复位,电源掉电复位,一般操作下强制复位MCLR,看门狗定时器复位以及休眠状态模式下的强制复位MCLR和看门狗定时器复位.在电锅炉温度控制系统的硬件电路中,与PIC16F877A单片机l脚相联的即为一般操作下的强制复位电路.在正常工作状态下,f[R引脚应保持高电平,

8、当引脚信号变为低电平并保持该状态超过2us时,单片机就会进人复位状态.由于小于2us的低电平会干扰系统的正常工作,因此应增加一只保护二极管以保证系统可以有效地复位并防止瞬时脉冲干扰引起系统的误动作.2.2时钟电路振荡时钟的频率决定了单片机工作的速度,因为其内部所有的动作都是根