基于單片機(jī)的鍋爐控制系統(tǒng)

摘 要：本文綜合運(yùn)用單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與嵌入式自動(dòng)化程序控制編程技術(shù)和語音合成技術(shù)，能獨(dú)立完成對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的中小型鍋爐的直接控制，能用漢語語音提示及報(bào)警;能接收工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器信號(hào)，輸出控制工業(yè)常規(guī)物理量，可根據(jù)用戶的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需要，自行擦寫、刪改自動(dòng)化控制程序和語音合成程序，達(dá)到對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中小型鍋爐的直接控制。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);語音合成;鍋爐自動(dòng)控制

Abstract：This topic synthesizes to make use of single slice microcomputer technique and the speech synthesis technique with the embedded automation procedure control，can independent completion direct control of the small scaled boiler on the industry spot，can hint and report to the a1arm with the Chinese language speech。 It can wipe to write、revise the automation procedure programmer and the speech synthesis procedure programmer by ourselves， according to the demand of the industrial spot，attain to controls directly the industry small-medium boiler。

Keywords：SCM;Speech synthesis technique;Automatic boiler control

1. 前言

　　目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。所以開發(fā)研制自動(dòng)化程度高、節(jié)能潛力大、提高安全系數(shù)、減輕環(huán)境污染、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、價(jià)格低的新型測(cè)控裝置意義重大。

　　單片機(jī)是在一塊芯片上集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)所需的CPU、存儲(chǔ)器、輸入、輸出等部件。單片機(jī)自問世以來，性能不斷提高和完善，體積小、速度快、功耗低的特點(diǎn)使它的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛.工業(yè)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境惡劣，干擾強(qiáng).故要求控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定、抗千擾能力強(qiáng)[1]。單片機(jī)能滿足這些要求，因此單片機(jī)在控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。使用單片控制鍋爐是很好的選擇[2]。

2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　如圖2-1所示，鍋爐上裝有溫度、壓力、液位傳感器，這些反映鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)送到儀表層;儀表層包括溫度儀表、壓力儀表、液位儀表，我們可以在這些儀表上設(shè)置上限和下限，如果傳感器送來的信號(hào)高于我們?cè)O(shè)定的上限或低于我們?cè)O(shè)定的下限，儀表內(nèi)部的繼電器開關(guān)就會(huì)合上，代表上限或下限的輸出信號(hào)就會(huì)輸出高電平，這些信號(hào)作為系統(tǒng)主控板的開關(guān)量信號(hào)輸入：系統(tǒng)主控板的輸出控制信號(hào)經(jīng)過繼電器后和系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，繼電器是一種可以以小電流驅(qū)動(dòng)大電流的物理元件，我們系統(tǒng)輸出的信號(hào)電壓比較低，不能直接驅(qū)動(dòng)大功率用電器[3-4]。因此中間要接繼電器;主控板的另一輸出接系統(tǒng)顯示板，這樣鍋爐運(yùn)行的狀況就可以直觀的顯示給用戶。

　　2.2主控板電路設(shè)計(jì)

　　如圖2-2所示，系統(tǒng)中的報(bào)警信號(hào)進(jìn)入控制板后接到光電隔離器上，這樣可以防止干擾而使系統(tǒng)誤動(dòng)作，而后接到74LS244上，74LS244是一個(gè)八同向的三態(tài)緩沖器，通過74LS244接到80C31上;存儲(chǔ)器通過74LS373和80C31相連;80C31通過語音芯片UM5l00輸出語音報(bào)警信號(hào);80C31經(jīng)過74LS373后輸出顯示信號(hào);80C31經(jīng)過74LS273后接到光電隔離器上，又經(jīng)過三極管后輸出控制執(zhí)行信號(hào)。

3. 軟件設(shè)計(jì)

　　本控制系統(tǒng)軟件主要由主程序、中斷服務(wù)程序、各種故障處理及報(bào)警子程序和延時(shí)子程序等組成。主程序主要是完成系統(tǒng)初始化、中斷設(shè)置、手動(dòng)與自動(dòng)切換等功能;中斷程序主要是完成判斷極限信號(hào)，然后轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理程序;檢測(cè)模塊主要是完成信號(hào)的輸入并判斷轉(zhuǎn)到中斷程序或檢測(cè)模塊;語音模塊主要是完成語音提示及報(bào)警的工作[5]。

　　系統(tǒng)開始后進(jìn)行初始化，然后系統(tǒng)會(huì)語音提示鍋爐已經(jīng)打開;系統(tǒng)開始檢測(cè)信號(hào)，如果信號(hào)沒有越過設(shè)定的界限，那么系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)檢測(cè)，否則系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入中斷處理程序;在中斷處理程序中，將會(huì)先判斷是否有液位極限低信號(hào)輸入和壓力極限高信號(hào)輸入，如果有則語音報(bào)警并停止鍋爐的自動(dòng)運(yùn)行改為手動(dòng)操作，否則向下檢測(cè)液位、溫度、壓力是否高于上限或低于下限;如果有溫度、壓力高信號(hào)輸入就停止鼓風(fēng)機(jī)并延時(shí)15s后中斷返回繼續(xù)檢測(cè)，否則向下檢測(cè);如果有溫度、壓力低信號(hào)輸入就開鼓風(fēng)機(jī)和爐排并延時(shí)30s后中斷返回繼續(xù)檢測(cè)，沒有就向下檢測(cè);如果有液位高信號(hào)輸入就停止水泵并延時(shí)10s后中斷返回繼續(xù)檢測(cè)，否則向下檢測(cè);如果有液位低信號(hào)輸入就開水泵并延時(shí)15s后中斷返回繼續(xù)檢測(cè)。

4. 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)的節(jié)煤效率達(dá)10%以上;鍋爐的控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人的勞動(dòng)強(qiáng)度就大大降低;鍋爐能夠安全的運(yùn)行，減少事故的發(fā)生，保障人身安全;可以實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警，直觀的反映鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)。能將鍋爐的傳感器信號(hào)通過儀表變?yōu)樯舷孪扌盘?hào)到控制板;控制板接到信號(hào)后將按我們寫在EPROM中的程序執(zhí)行，是極限信號(hào)馬上停下自動(dòng)控制改為手動(dòng)控制，不是則判斷是哪個(gè)越界信號(hào)，輸出控制信號(hào)，輸出語音報(bào)警及顯示返回程序繼續(xù)檢測(cè)，這樣鍋爐就能按我們的要求運(yùn)作了。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 賴壽宏主編.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004

　　[2] 張良儀等編著.工業(yè)鍋爐微機(jī)控制.上海:上海交通大學(xué)出版社,1999

　　[3] 高文煥等編著.模擬電路的分析與設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社,2002

　　[4] 方建淳編著.語音合成技術(shù)與單片微機(jī)綜合系統(tǒng).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1994

　　[5] 余發(fā)山主編.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2003