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水位智能控制器設(shè)計(jì)

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更新時(shí)間：2014-06-14
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摘　　要
鍋爐水位控制系統(tǒng)是鍋爐生產(chǎn)控制系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)。對(duì)鍋爐生產(chǎn)操作如果不合理，管理不善，處理不當(dāng)，往往會(huì)引起事故。這些事故中的大部分是由于鍋爐水位控制不當(dāng)引起的，可見(jiàn)鍋爐汽包水位控制在鍋爐設(shè)備控制系統(tǒng)中的重要性。
現(xiàn)代工業(yè)鍋爐都向著大容量高參數(shù)的方向發(fā)展，一般鍋爐容量越大，汽包的容水量就相對(duì)越小，允許波動(dòng)的蓄水量就更少。這樣對(duì)汽包水位要求就更高了。而在常規(guī)的三沖量控制系統(tǒng)中，由于“虛假液位”的原因使得蒸汽負(fù)荷上升和下降時(shí)的動(dòng)態(tài)特性曲線不對(duì)稱，且系統(tǒng)參數(shù)具有時(shí)變性，不能求出準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，也就不能設(shè)計(jì)出準(zhǔn)確的前饋控制器，只能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)前饋，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無(wú)誤差，但對(duì)動(dòng)態(tài)性能控制不好。這樣，就不能很好的滿足現(xiàn)代工藝的要求。
考慮到模糊控制器的設(shè)計(jì)不需要知道該過(guò)程的數(shù)學(xué)模型以及它的其他特點(diǎn)都適合于這種蒸汽前饋控制，所以我們決定在這里用模糊控制器代替了三沖量控制系統(tǒng)中的蒸汽前饋控制中的常規(guī)控制器。而給水流量的擾動(dòng)造成的汽包水位變化這一過(guò)程可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試和數(shù)據(jù)處理得到精確的數(shù)學(xué)模型，這樣就能夠設(shè)計(jì)常規(guī)控制器來(lái)控制，并能達(dá)到很好的效果
德州儀器公司最近出MSC1211帶有24位分辨率的Σ—ΔA/D轉(zhuǎn)換器，16位D/A轉(zhuǎn)換器，8通道多路開(kāi)關(guān)，模擬輸入通道測(cè)試電流源，輸入緩沖器，可編程增益放大器，溫度傳感器，內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，8位微控制器，程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)SRAM等功能。
系統(tǒng)由傳感器、單片機(jī)MSC1211、MAX7219顯示芯片、編程接口、調(diào)節(jié)閥等幾部分構(gòu)成。系統(tǒng)的工作過(guò)程：從傳感器來(lái)的信號(hào)進(jìn)入到MSC1211的內(nèi)部對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，從而將流量值以相應(yīng)的數(shù)字顯示在顯示器上。
本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：元件少、方案新、價(jià)格經(jīng)濟(jì)、體積小、編程方式簡(jiǎn)單、功能全、操作簡(jiǎn)單。
關(guān)鍵詞：鍋爐系統(tǒng)，常規(guī)三沖量控制，虛假液位，模糊控制，MSC1211
目　　錄

摘　　要 1
Abstract 2
引　　言 1
1 理論基礎(chǔ) 2
1.1 工業(yè)鍋爐設(shè)備的基礎(chǔ)知識(shí) 2
1.1.1 工業(yè)鍋爐的分類和工藝流程 2
1.1.2 鍋爐設(shè)備控制系統(tǒng)的分類 4
1.2 鍋爐水位控制系統(tǒng)在鍋爐生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的重要性 5
2 爐汽包水位的基本特性和常規(guī)汽包水位控制系統(tǒng) 6
2.1 鍋爐汽包水位控制對(duì)象的基本特性 6
2.1.1 汽包水位在給水流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性 7
2.1.2 汽包水位在蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性 8
2.2 鍋爐汽包水位的常規(guī)控制系統(tǒng)及其優(yōu)缺點(diǎn) 10
2.2.1 單沖量水位控制系統(tǒng) 10
2.2.2 雙沖量水位控制系統(tǒng) 10
2.2.3 三沖量水位控制系統(tǒng) 10
3 模糊控制系統(tǒng)的基本思想、特點(diǎn)及其和常規(guī)控制系統(tǒng)的比較 12
3.1 模糊控制的基本思想和特點(diǎn) 12
3.2 用模糊水位控制和常規(guī)控制系統(tǒng)的比較 14
3.3 汽包鍋爐水位模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15
4 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17
4.1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及工作過(guò)程 17
4.2 硬件器件簡(jiǎn)介 19
4.2.1 MSC1211的結(jié)構(gòu)和特性 19
4.2.2 MSC1211在本次設(shè)計(jì)中的使用 26
4.2.3 專用LED數(shù)碼管顯示電路（MAX7219） 35
5 軟件設(shè)計(jì) 36
5.1 程序流程圖 36
5.2 編程 41
5.3 硬件圖 41
結(jié)　　論 42
參考文獻(xiàn) 43
附錄A 硬件圖 45
附錄B　程序清單 46
致　　謝 49 ...

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