基于嵌入式技术的热管低温余热发电装置控制系统研究

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1、分类号：TH-39密级：UDC：621编号：201321202100河北工业大学硕士学位论文基于嵌入式技术的热管低温余热发电装置控制系统研究论文作者：刘玉香学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：肖艳军职称：副教授资助基金项目：天津市科委基金资助项目DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringRESEARCHONEMBEDDEDCONTROLSYSTEMOFALOW-TEMPE

2、RATURECOGENERATIONEQUIPMENTUSINGHEATPIPETECHNOLOGYbyLiuYuxiangSupervisor:Prof.XiaoYanjunMay2016ThisworksupportedbythefoundationofScienceandTechnologyCommissionProject原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材

3、料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签

4、名：日期：摘要针对目前低温余热发电设备因加工成本高、维护不便、运行消耗大而难以投入运行的现状，本课题组已在研究一种小型罗茨式蒸汽动力机，并验证了其可行性，但该设备未实现工业余热回收到蒸汽发电的完整工艺过程。基于此，论文提出“热管余热回收装置匹配罗茨式蒸汽动力机的低温余热回收发电设备”工艺方案，并在对该设备工艺过程与功能需求详细分析的基础上，开发了其模块化嵌入式控制系统。该系统通过总线技术的应用，在简化硬件整体结构的同时，实现了复杂工业环境下多现场仪表数据的实时准确采集与多比例阀的精确控制。论文主要从以下四个方面进行了研究：1.论文

5、首先分析了设备组成与工艺流程，总结出余热回收发电过程中的控制难点，提出其控制需求，并按照工艺流程确定了被控对象详细信息。2.根据功能需求确定硬件系统总体方案，详细分析了各个主要功能模块的电路原理图，包括电源电路、最小系统、现场仪表信号采集电路、电动比例阀控制电路、数字I/O接口电路及外部通讯接口电路。并完成了对硬件电路板的开发制作。3.在完成硬件开发的基础上，从总体上对软件进行模块划分，并对软件系统的关键技术进行了详细分析阐述，包括基于Modbus协议的485总线信号采集技术、基于SPI总线的C8051F040单片机与DAC756

6、8间的数模转换技术、人机交互界面设计及嵌入式系统与工业触摸屏间的底层驱动程序开发技术，为基于某种运行策略的总体软件调试奠定了基础。4.对嵌入式控制系统进行了软硬件的主要功能测试，在测试并确定硬件基础电路正确无误的基础上，结合现有条件，对传感器485信号采集模块及用于比例阀控制的数模转换模块程序分别进行了调试验证，确保了各模块功能的可实施性，同时验证了自行开发的触摸屏与单片机底层通讯程序对数据处理的准确性，为下一步各模块结合机械设备的整机调试奠定了良好基础。关键词：低温余热发电嵌入式系统485总线数模转换人机交互IABSTRACTC

7、urrently,thematurepowergenerationequipmentsusedonlow-temperaturewasteheataredifficulttobeputintooperationbecauseoftheseobviousdefects:highprocessingcosts,maintenanceinconvenience,highconsumptionofrunningandsoon.Basedonthis,ourgrouphasbeenworkingonasmallRoots-typepower

8、machineandhasverifieditsfeasibilityintests.However,thisdevicecannotachieveacompleteprocess,thatisfromwasteheatrecoverytostea