工業(yè)鍋爐水位微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計

1引言1.1設(shè)計計的目的和意意義工業(yè)鍋爐是能源源轉(zhuǎn)換和能源源消耗的重要要設(shè)備。由于于我國工業(yè)鍋鍋爐生產(chǎn)操作作水平落后，造造成大量的熱熱能丟失，經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益很低低。隨著科學(xué)學(xué)技術(shù)的發(fā)展展，計算機(jī)的的逐步普及，工工業(yè)鍋爐開始始采用微型機(jī)機(jī)算計控制。實(shí)實(shí)踐證明，工工業(yè)鍋爐實(shí)現(xiàn)現(xiàn)微型計算機(jī)機(jī)控制，是鍋鍋爐安全生產(chǎn)產(chǎn)，提高熱效效率，節(jié)約能能源的一大創(chuàng)創(chuàng)舉，也為鍋鍋爐生產(chǎn)開辟辟了廣闊的前前景。鍋爐控制的被調(diào)調(diào)量是汽包水水位，而調(diào)節(jié)節(jié)量則是給水水流量，通過過對給水流量的調(diào)調(diào)節(jié),

使汽包內(nèi)部部的物料達(dá)到到動態(tài)平衡，變變化在允許范范圍之內(nèi)，雖雖然鍋爐汽包包水位對蒸汽汽流量和給水水流量變化的的響應(yīng)呈積極極特性，但是是在負(fù)荷(蒸汽流量)急劇增加時時，表現(xiàn)卻類類似逆響應(yīng)特特性，即所謂謂的虛假水位位。造成這一一原因是由于于負(fù)荷增加時時，導(dǎo)致汽包包壓力下降，使使汽包內(nèi)水的的沸點(diǎn)溫度下下降，水的沸沸騰突然加劇劇，形成大量量汽泡，而使使水位抬高。汽汽包水位控制制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)質(zhì)上是維持鍋鍋爐進(jìn)出水量量平衡的系統(tǒng)統(tǒng)。它是以水水位作為水量量平衡與否的的控制指標(biāo)，通通過調(diào)整進(jìn)水水量的多少來來達(dá)到進(jìn)出平平衡，將汽包包水位維持在在汽水分離界界面最大的汽汽包中位線附附近，以提高高鍋爐的蒸發(fā)發(fā)效率，保證證生產(chǎn)安全。1.2應(yīng)解解決的主要問問題本設(shè)計主要解決決傳感器的選選擇（溫度，壓壓力，水位）、輸輸出道的設(shè)計計和軟件程序序的設(shè)計。其其所能達(dá)到的的技術(shù)指標(biāo)為為（1）可以對鍋鍋爐水位，蒸蒸汽量和給水水量分別采集集（2）通過單片片機(jī)控制，使使鍋爐汽包水水位維持在正正常的范圍內(nèi)內(nèi)（3）具有鍵盤盤顯示功能（4）具有報警警功能當(dāng)水位位超過上限或或下限時，能能及時報警。目目前國內(nèi)外隨隨便科學(xué)技術(shù)術(shù)技術(shù)的發(fā)展展，都采用三三沖量水位自自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)統(tǒng)，該控制引引進(jìn)蒸汽流量量和給水流量量信號作為控控制信號，系系統(tǒng)動作及時時，有較強(qiáng)的的抗干擾能力力，因此得到到廣泛的應(yīng)用用。1.3國內(nèi)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀狀目前在國內(nèi)外主主要用微型機(jī)機(jī)算機(jī)控制系系統(tǒng)來控制鍋鍋爐。微型機(jī)機(jī)算機(jī)控制系系統(tǒng)的特點(diǎn)是是，其控制功功能要通過內(nèi)內(nèi)部的控制程程序來實(shí)現(xiàn)，人人們只需要改改變這些程序序，就可以更更改鍋爐設(shè)備備的控制功能能，以適應(yīng)新新的控制要求求而不需要改改動硬件系統(tǒng)統(tǒng)。這種靈活活性在硬聯(lián)邏邏輯系統(tǒng)中是是沒有的。因因此，掌握微微型計算機(jī)應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)設(shè)計和研制技技術(shù)，是開發(fā)發(fā)微型計算機(jī)機(jī)應(yīng)用的一個個重要課題。在國內(nèi)主要有，單單、雙、三沖沖量控制系統(tǒng)統(tǒng)來控制鍋爐爐汽包水位。單沖量控制系統(tǒng)統(tǒng)以鍋爐鍋筒筒水位為唯一一信號的鍋爐爐給水連續(xù)調(diào)調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)統(tǒng)由水位變送送器，伺服放放大器，執(zhí)行行器和給水調(diào)調(diào)節(jié)閥組成。水水位變送器將將水位信號送送到調(diào)節(jié)器，調(diào)調(diào)節(jié)器根據(jù)實(shí)實(shí)測水位和給給定值的偏差差，經(jīng)過運(yùn)算算放大后輸出出調(diào)節(jié)信號，驅(qū)驅(qū)動執(zhí)行器改改變調(diào)節(jié)閥開開度，改變鍋鍋爐上水量，使使水位控制在在容許范圍內(nèi)內(nèi)。在單沖量水位自自動調(diào)節(jié)的基基礎(chǔ)上，加入入蒸汽流量作作為前饋信號號，便構(gòu)成所所謂的雙沖量量水位自動調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。前前饋控制的主主要特點(diǎn)是根根據(jù)擾動的大大小直接調(diào)節(jié)節(jié)，使調(diào)節(jié)作作用在擾動發(fā)發(fā)生的同時起起作用，從而而減小擾動造造成的被控參參數(shù)的變化。引引入蒸汽流量量前饋信號可可以消除虛假假水位對水位位控制的不良良影響，減小小或抵消由于于虛假水位現(xiàn)現(xiàn)象而造成的的調(diào)節(jié)誤動作作。在雙沖量水位自自動調(diào)節(jié)的基基礎(chǔ)上，為解解決給水壓力力不穩(wěn)而造成成調(diào)節(jié)性下降降的問題，引引入給水流量量作為調(diào)節(jié)器器的反饋信號號。它采用蒸蒸汽流量作為為前饋信號，克克服負(fù)荷變化化引起的外擾擾動，減少假假水位引起的的調(diào)節(jié)器誤動動作；用給水水流量作為反反饋信號，克克服內(nèi)擾影響響，穩(wěn)定給水水量，可以進(jìn)進(jìn)一步改善給給水調(diào)節(jié)質(zhì)量量。由常規(guī)儀表和調(diào)調(diào)節(jié)儀表構(gòu)成成的模擬控制制系統(tǒng)，雖然然具有可靠性性高，成本低低，易于維護(hù)護(hù)和操作等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，并在大大中小企業(yè)中中得到了廣泛泛的應(yīng)用，解解決了不少自自動化方面的的問題。但是是隨著生產(chǎn)向向大型化連續(xù)續(xù)化發(fā)展，對對自動化技術(shù)術(shù)的要求越來來越高，模擬擬自動控制系系統(tǒng)越來越表表現(xiàn)出它的局局限性。例如如它難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)多變量控制制，復(fù)雜控制制規(guī)律的控制制，最優(yōu)控制制，自適應(yīng)控控制，以及時時變控制等；；模擬控制屏屏越來越長，難難以實(shí)現(xiàn)集中中控制；各條條系統(tǒng)之間不不便進(jìn)行通訊訊聯(lián)系，難以以實(shí)現(xiàn)多級控控制；控制方方案的修改比比較麻煩。如如果采用計算算機(jī)作為自動動化工具的過過程控制系統(tǒng)統(tǒng)，就能很好好地解決模擬擬控制系統(tǒng)存存在的上述問問題。隨著生產(chǎn)的發(fā)展展，鍋爐日益益廣泛的用于于工業(yè)生產(chǎn)的的各個領(lǐng)域，成成為發(fā)展國民民經(jīng)濟(jì)的重要要熱力設(shè)備之之一。在現(xiàn)代代化的建設(shè)中中，能源的需需求量非常大大的，然而我我國的能源利利用率極低，所所以提高鍋爐爐的熱效率，有有這極為重要要的實(shí)際意義義。此外，是是鍋爐能以地地制宜地有效效地燃用地方方燃料，并為為滿足環(huán)境保保護(hù)的要求而而努力解決煙煙塵污染問題題，以提高操操作管理水平平，減輕勞動動強(qiáng)度，保證證鍋爐額定運(yùn)運(yùn)行及運(yùn)行效效率，安全可可靠地供熱等等問題。1.4指導(dǎo)導(dǎo)思想采用三沖量水位位控制系統(tǒng)，以以鍋爐水位為為主控信號，蒸蒸汽流量為前前饋信號，給給水量為控制制器的反饋信信號來控制給給水量。其目目的是通過單單片機(jī)的控制制，使鍋爐汽汽包水位維持持在正常的范范圍內(nèi)，當(dāng)水水位超過上限限或下限時，能能及時報警并并采取相應(yīng)的的措施。充分分體現(xiàn)三沖量量控制系統(tǒng)的的優(yōu)越性，系系統(tǒng)功能完善善，結(jié)構(gòu)先進(jìn)進(jìn)合理，能耗耗小，擴(kuò)展靈靈活，便于維維護(hù)，并且可可靠性高，而而且還極大地地提高了企業(yè)業(yè)的生產(chǎn)效率率和經(jīng)濟(jì)效益益。該系統(tǒng)自自動化程度較較高，大大降降低了操作者者勞動強(qiáng)度，降降低了成本，綜綜合性強(qiáng)，實(shí)實(shí)用性好，保保障鍋爐正常常運(yùn)行。2設(shè)計方案工業(yè)鍋爐汽包水水位的自動控控制，根據(jù)鍋鍋爐容量大小小，供給蒸汽汽（或熱水）的的使用要求不不同，通常有有單沖量自動動控制系統(tǒng)、雙雙沖量自動控控制系統(tǒng)和三三沖量自動控控制系統(tǒng)三種種形式。2.1單沖沖量水位控制制系統(tǒng)單沖量水位控制制系統(tǒng)是以汽汽包水位測量量信號為唯一一的控制信號號即水位測量量信號經(jīng)變送送器送到水位位調(diào)節(jié)器，調(diào)調(diào)節(jié)器根據(jù)汽汽包水位測量量值與給定值值的偏差去控控制給水調(diào)節(jié)節(jié)閥，改變給給水量來保持持汽包水位在在容許的范圍圍內(nèi)。單沖量量水位自動控控制系統(tǒng)，是是汽包水位自自動控制中最最簡單最基本本的一種形式式。對于中小型鍋爐爐在蒸汽負(fù)荷荷變化不大的的情況下，水水位受到擾動動后的反應(yīng)速速度比較慢，“虛假水位”現(xiàn)象也不嚴(yán)嚴(yán)重，采用單單沖量控制系系統(tǒng)，一般采采用比例調(diào)節(jié)節(jié)就能滿足生生產(chǎn)上的要求求，如果采用用PI調(diào)節(jié)器，將將得到更滿意意的效果。單沖量水位存在在的問題是：：當(dāng)鍋爐蒸汽汽負(fù)荷變化很很大時，由于于“虛假水位”現(xiàn)象的影響響，在調(diào)節(jié)過過程一開始，調(diào)調(diào)節(jié)器根據(jù)水水位先上升去去關(guān)小調(diào)節(jié)閥閥，減少給水水量，這個錯錯誤動作擴(kuò)大大了汽包進(jìn)出出流量的不平平衡，使汽包包水位和給水水量的波動幅幅度增大，降降低了調(diào)節(jié)質(zhì)質(zhì)量。從給水水?dāng)_動下的情情況看。由于于給水總管壓壓力改變等原原因所造成的的給水量變動動時，調(diào)節(jié)器器要等到水位位改變后才能能動作，而調(diào)調(diào)節(jié)器動作后后又要經(jīng)過一一段延遲時間間才能影響到到水位，因此此將導(dǎo)致汽包包水位發(fā)生較較大的變化，調(diào)調(diào)節(jié)時間長。[1]2.2雙雙沖量水位控控制系統(tǒng)在單沖量汽包水水位控制的基基礎(chǔ)上，引進(jìn)進(jìn)蒸汽流量作作為前饋信號號構(gòu)成雙沖量量水位自動控控制系統(tǒng)。這這種水位控制制的特點(diǎn)是：：引入蒸汽流流量前饋信號號可以消除“虛假水位”對控制的不不良影響，當(dāng)當(dāng)負(fù)荷蒸汽變變化時，就有有一個使給水水量與蒸汽量量同方向變化化的信號，可可以減小或抵抵消由于“虛假水位”現(xiàn)象而使給給水量與蒸汽汽流量向相反反方向變化的的誤動作，使使調(diào)節(jié)閥一開開始就向正確確的方向移動動。因而大大大減小了給水水和水位的波波動，能夠改改善控制系統(tǒng)統(tǒng)的靜態(tài)特性性，提高控制制質(zhì)量。雙沖量汽包水位位控制，能在在負(fù)荷變化頻頻繁的工況下下比較好的完完成水位控制制任務(wù)。在給給水壓力比較較平衡時，采采用雙沖量控控制是能夠達(dá)達(dá)到控制要求求的。雙沖量汽包水位位控制存在的的問題是：控控制作用不能能及時反映給給水方面的擾擾動，當(dāng)給水水量擾動時，控控制系統(tǒng)等于于單沖量的控控制。因此，如如果給水母管管壓力經(jīng)常波波動，給水調(diào)調(diào)節(jié)閥前后壓壓差不易保持持正常時，不不宜采用雙沖沖量控制。[[1]2.3三沖沖量水位控制制系統(tǒng)近代工業(yè)鍋爐都都向大容量高高參數(shù)的方向向發(fā)展，一般般講鍋爐容量量越大，汽包包的容水量就就越小，容許許波動的蓄水水量就更少。如如果給水中斷斷，可能在10~300s就會發(fā)生危危險水位；如如僅是給水量量與蒸汽量不不相適應(yīng)，在在一分鐘到幾幾分鐘內(nèi)也將將發(fā)生缺水或或滿水事故。這這樣對汽包水水位控制要求求就更高了。鍋爐的給水量在在運(yùn)行生產(chǎn)中中經(jīng)常有自發(fā)發(fā)性變化，當(dāng)當(dāng)幾臺鍋爐并并列運(yùn)行時，還還可能發(fā)生幾幾臺鍋爐的汽汽包水位控制制互相干擾的的現(xiàn)象。當(dāng)某某一臺鍋爐負(fù)負(fù)荷和給水量量改變時，引引起給水母管管壓力波動而而使其他鍋爐爐的給水量受受到擾動。在在雙沖量水位位調(diào)節(jié)中，對對于給水量這這種自發(fā)性變變化不能及時時反映出來，要要經(jīng)過一定的的延遲時間之之后，給水量量的擾動才能能通過汽包水水位的變化而而被發(fā)覺，此此后在克服擾擾動時，幾臺臺鍋爐的水位位控制又互相相影響，使得得控制過程非非常復(fù)雜。針對上述情況，為為了把水位控控制平衡，在在雙沖量水位位控制的基礎(chǔ)礎(chǔ)上引入了給給水流量信號號，這時調(diào)節(jié)節(jié)器接受三個個輸入信號：：汽包水位是是被調(diào)量，是是主沖量信號號，蒸汽流量量是前饋信號號，給水流量量是反饋信號號，這就是汽汽包水位的三三沖量控制系系統(tǒng)。[1]]圖2-1三三沖量框圖工業(yè)鍋爐采用三三沖量控制系系統(tǒng)時，當(dāng)蒸蒸汽負(fù)荷突然然發(fā)生變化，蒸蒸汽流量信號號使給水調(diào)節(jié)節(jié)閥一開始就就向正確方向向移動，即蒸蒸汽流量增加加，給水調(diào)節(jié)節(jié)閥開大，抵抵消了由于“虛假水位”引起的反向向動作，因而而減小了水位位和給水流量量的波動幅度度。當(dāng)由于水水壓干擾使給給水流量改變變時，控制器器能迅速消除除干擾。如給給水流量減少少，控制器立立即根據(jù)給水水流量減少的的信號，開大大給水閥門，使使水流量保持持不變。另外外，給水流量量信號也是控控制器動作后后的反饋信號號，能使控制制器及早知道道調(diào)節(jié)的效果果，所以三沖沖量給水調(diào)節(jié)節(jié)系統(tǒng)，控制制器動作快，還還可以避免調(diào)調(diào)節(jié)過頭，減減少波動和失失調(diào)，這樣汽汽包水位就很很少受到影響響。從三沖量水位控控制系統(tǒng)的可可以看出，它它由兩個閉合合回路組成：：（1）是由給水水量，調(diào)節(jié)閥閥，控制器組組成的內(nèi)回路路；（2）由汽包水水位對象和內(nèi)內(nèi)回路構(gòu)成的的主回路，蒸蒸汽流量和分分流器均在閉閉合回路之外外，它的引入入可以改善調(diào)調(diào)節(jié)質(zhì)量，但但不影響閉合合回路工作的的穩(wěn)定性。所所以三沖量控控制的實(shí)質(zhì)是是前饋加反饋饋的控制系統(tǒng)統(tǒng)。總之，三沖量汽汽包水位控制制系統(tǒng)，由于于引進(jìn)蒸汽流流量和給水流流量信號作為為控制信號，系系統(tǒng)動作及時時，有較強(qiáng)的的抗干擾能力力，在較大的的階躍擾動時時都能有效地地控制水位的的變化，因而而得到了廣泛泛的引用。2.4設(shè)計計方案的確定定通過比比較看到三沖沖量控制系統(tǒng)統(tǒng)適合本設(shè)計計主要思想，符符合我的設(shè)計計方案，本設(shè)設(shè)計選用三沖沖量控制系統(tǒng)統(tǒng)。設(shè)計內(nèi)容是以鍋鍋爐水位為主主控信號，蒸蒸汽流量為前前饋信號給水水量為控制器器的反饋信號號來控制給水水量。通過單單片機(jī)的控制制，使鍋爐汽汽包水位維持持在正常的范范圍內(nèi)，當(dāng)水水位超過上限限或下限時，能能及時報警并并采取相應(yīng)措措施。設(shè)計方案是以蒸蒸汽流量為前前饋信號，給給水量為控制制的反饋信號號，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后送入入單片機(jī)，經(jīng)經(jīng)單片機(jī)分析析計算后輸出出控制信號，通通過控制給水水流量來控制制鍋爐水位，使使鍋爐水位維維持在正常的的范圍內(nèi)。同同時系統(tǒng)對溫溫度和壓力信信號進(jìn)行采集集和分析，可可對超標(biāo)量的的進(jìn)行報警，同同時具有鍵盤盤、顯示電路路和看門狗電電路。如圖2-2所示圖2--2設(shè)計方案框框圖3硬件設(shè)計3.1最小小系統(tǒng)設(shè)計單片機(jī)選擇單片機(jī)就是在一一塊半導(dǎo)體硅硅片上集成了了微處理器（CPU），存儲器和各種輸入，輸出接口，這樣一塊集成電路芯片具有一臺計算機(jī)的屬性，因而被稱為單片機(jī)微型機(jī)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。MCS是Inttel公司生生產(chǎn)的單片機(jī)機(jī)的系列符號號，例如Inteel公司的MCSS-48、MCS-551、MCCS--96系列單單片機(jī)。MCCS-51系系列單片機(jī)包包括三個基本本型80311，8051，8751。MCS-51由由如下幾個功功能部件組成成：（1）微處理器器（2）數(shù)據(jù)存儲儲器（3）程序存儲儲器（4）4個8位并行I/OO口（5）一個串行行口（6）2個16位定時器器/計數(shù)器（7）中斷系統(tǒng)統(tǒng)（8）特殊功能能寄存器。MMCS-511單片機(jī)的硬硬件結(jié)構(gòu)具有有功能部件種種類全，功能能強(qiáng)等特點(diǎn)，特特別值得一提提的是MCSS-51CPPU中的位處處理器，它實(shí)實(shí)際上是一個個完整的1位微機(jī)算機(jī)機(jī)。這個1位計算機(jī)有有自己的CPPU，位寄存存器，I/OO口和指令集集。1位機(jī)在開關(guān)關(guān)決策，邏輯輯電路仿真，工工業(yè)控制方面面非常有效：：而8位機(jī)在數(shù)據(jù)據(jù)采集，運(yùn)算算處理方面有有明顯的長處處。MCS--51單片機(jī)機(jī)中8位機(jī)和1位機(jī)的硬件件資源復(fù)合在在一起，二者者相輔相成，它它是計算機(jī)的的技術(shù)上的一一個突破，本本設(shè)計采用889C-511單片機(jī)。89C-51是是一種帶4KK字節(jié)閃爍可可編程可擦除除只讀存儲器器（FPEROOM—FalshhProggrammaableaandErrasablleReaadOnllyMemmory）的低電壓，高性能CMOOS8位微處處理器，俗稱單片機(jī)機(jī)。單片機(jī)的的可擦除只讀讀存儲器可以以反復(fù)擦除1100次。該該器件采用AATMEL高高密度非易失失存儲器制造造技術(shù)制造，與與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的的MCS-551指令集和和輸出管腳相相兼容。由于于將多功能88位CPU和閃爍爍存儲器組合合在單個芯片片中，ATMMEL的AT89CC51是一種種高效微控制制器，AT889C20551是它的一一種精簡版本本。AT899C單片機(jī)為為很多嵌入式式控制系統(tǒng)提提供了一種靈靈活性高且價價廉的方案。89C51其主主要特性為（1）與MCS-51兼容（2）4K字節(jié)可編程閃爍存儲器（3）壽命：1000寫/擦循環(huán)（4）數(shù)據(jù)保留時間：10年（5）全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz（6）三級程序存儲器鎖定（7）128*8位內(nèi)部RAM（8）32可編程I/O線（9）兩個16位定時器/計數(shù)器（10）5個中斷源（11）可編程串行通道（12）低功耗的閑置和掉電模式（13）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。引腳圖如圖3-1所示圖3-1899C51引腳圖引腳說明：電源引腳:VVcc（40腳）：典型型值＋5VVsss（20腳）：接低低電平外部晶振:XX1、X2分別與晶體體兩端相連接接。當(dāng)采用外外部時鐘信號號時，X2接振蕩信號號，X11接地輸入輸出口引腳腳:P0口：I/O雙向口。作作輸入口時，應(yīng)應(yīng)先軟件置“1”。P11口：I/O雙向口。作作輸入口時，應(yīng)應(yīng)先軟件置“1”。P22口：I/O雙向口。作作輸入口時，應(yīng)應(yīng)先軟件置“1”.P33口：I/O雙向口。作作輸入口時，應(yīng)應(yīng)先軟件置“1”?？刂埔_：RSST/Vpdd、ALE/--PROG、-PSEN、-EA/VVpp組成了MSC-551的控制總線線。RSST/Vpdd（9腳）：復(fù)位位信號輸入端端（高電平有有效）。第二功能：：加+5V備用電源，可可以實(shí)現(xiàn)掉電電保護(hù)RAM信息不丟失失。ALE/-PRROG(300腳）：地址址鎖存信號輸輸出端。第二功能：編程程脈沖輸入。-PSEN（229腳）：外部部程序存儲器器讀選通信號號EA/Vpp((31腳）：外部部程序存儲器器使能端。第二功能：編程程電壓輸入端端（+21V）。[2]3.1.2復(fù)位位電路設(shè)計MCS-51的的復(fù)位是由外外部的復(fù)位電電路來實(shí)現(xiàn)的的。復(fù)位引腳RSTT通過一個施施密特觸發(fā)器器與復(fù)位電路路連接，施密密特觸發(fā)器用用來抑制噪聲聲，在每個機(jī)機(jī)器周期的SS5P2，施施密特觸發(fā)器器的輸出電平平由復(fù)位電路路采樣一次，然然后才能得到到內(nèi)部復(fù)位操操作所需要的的信號。復(fù)位電路通常采采用上電自動動復(fù)位和按鈕鈕復(fù)位兩種形形式。上電自動復(fù)位位是通過外部部復(fù)位電路的的電容充電來來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)當(dāng)電源接通時時只要Vccc的上升時間間不超過1mms,就可以以實(shí)現(xiàn)自動上上電復(fù)位，當(dāng)當(dāng)時鐘頻率選選用6MHzz時，C取22F時，R取1K歐姆。除了上電復(fù)位位外，有時還還需要按鍵手手動復(fù)位。按按鍵手動復(fù)位位有電平方式式和脈沖方式式兩種。其中中電平復(fù)位是是通過RSTT端經(jīng)電阻與與電源接通實(shí)實(shí)現(xiàn)。[2]]時鐘電路選擇MCS-51單單片機(jī)各功能能部件的運(yùn)行行都是以時鐘鐘控制信號為為基準(zhǔn)，有條條不紊的一拍拍一拍地工作作。因此，時時鐘頻率直接接影響單片機(jī)機(jī)的速度，時時鐘電路的質(zhì)質(zhì)量也直接影影響單片機(jī)系系統(tǒng)的穩(wěn)定性性，常用的時時鐘電路設(shè)計計有兩種方式式，一種是內(nèi)內(nèi)部時鐘方式式，另外一種種為外部時鐘鐘方式。（1）內(nèi)部時鐘鐘方式MCS-51內(nèi)內(nèi)部有一個用用于構(gòu)成振蕩蕩器的高增益益反相放大器器，該高增益益反向放大器器的輸入端為為芯片引腳XTAL1，輸出端為為引腳XTAL2。這兩個引引腳跨接晶振振和微調(diào)電容容，就構(gòu)成一一個自激振蕩蕩器。（2）外部時鐘鐘方式外部時鐘方式是是使用外部振振蕩脈沖信號號，常用于多多片MCS--51單片機(jī)機(jī)同時工作，以以便于多片單單片機(jī)之間的的同步，一般般低于12MMHz的方波波。本設(shè)計采用內(nèi)部部時鐘方式。如如圖3-2。圖3-2內(nèi)部時鐘電電路電路中的電容CC1和C2典型值通常常取為30pF左右。對外外接電容的值值雖然沒有嚴(yán)嚴(yán)格要求，但但電容的大小小會影響振蕩蕩器頻率的高高低，振蕩器器的穩(wěn)定性和和起振的快速速性，晶振的的振蕩頻率范范圍是在1.2MHHZ~12MMHZ。晶振的頻頻率越高，單單片機(jī)的運(yùn)行行速度也越快快。[2]“看門狗”電路路MCS-51的的PC受到干擾而而失控，引起起程序亂飛，可可能會使程序序陷入死循環(huán)環(huán)。指令和軟軟件陷阱技術(shù)術(shù)不能使失控控的程序擺脫脫死循環(huán)的困困境，這時系系統(tǒng)將完全癱癱瘓。如果操操作人員在場場，可按下人人工復(fù)位按鈕鈕強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)復(fù)位。但操作作人員不能一一直監(jiān)視著系系統(tǒng)，即使監(jiān)監(jiān)視系統(tǒng)，也也往往引起不不良后果后才才復(fù)位，這就就得采用“看門狗”技術(shù)來解決決這一問題?！翱撮T狗”技術(shù)術(shù)就是使用一一個計數(shù)器來來不斷計數(shù)，監(jiān)監(jiān)視程序循環(huán)環(huán)運(yùn)行，若發(fā)發(fā)現(xiàn)時間超過過已知循環(huán)設(shè)設(shè)定時間，則則認(rèn)為系統(tǒng)陷陷入了死循環(huán)環(huán)，這時計數(shù)數(shù)器溢出，然然后強(qiáng)迫系統(tǒng)統(tǒng)復(fù)位，在復(fù)復(fù)位入口0000H處安排一個個出錯處理程程序，使系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行正軌。目前“看門狗”電路和掉電電保護(hù)電路，都都已經(jīng)集成在在一片微處理理器芯片中，因因此MCS-551只需擴(kuò)展一一片微處理器器監(jiān)控芯片即即可。本設(shè)計計采用MAX6990芯片。MAX690是是美國MAXIM公司的產(chǎn)品品，具有以下下性能：具有看門狗電路路，進(jìn)入死循循環(huán)的時間間間隔超過1.6s時，將產(chǎn)生生一個復(fù)位輸輸出。具有備用電池切切換電路，備備用電池可供供電給RAM芯片在微處理器上電電、掉電及供供電電壓時，產(chǎn)產(chǎn)生一個復(fù)位位輸出信號可用于低電平檢檢測[3]看門狗電路如圖圖3-3所示圖3-3看門狗電路路3.2前向通道道設(shè)計傳感器的選擇傳感器是一種能能將與待測量量的能量形式式，轉(zhuǎn)化成另另一種可供處處理查詢的能能量形式的裝裝置。信號處處理電路用于于處理信息，而而輸出器件是是一種利用已已處理過的信信號的裝置、顯顯示或動作。傳感器不但對被被測信號敏感感，而且具有有把它對被測測變量的響應(yīng)應(yīng)送出去的功功能。也就是是說，傳感器器不是一般的的敏感元件，它它的輸出響應(yīng)應(yīng)還必須易于于傳送的物理理量。例如彈彈性膜盒的輸輸出響應(yīng)是形形變，是微小小的幾何量（位位移）不便于于遠(yuǎn)距離傳送送。如果把膜膜盒中心的位位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡婋娙輼O板的間間隙變化，就就稱為輸出響響應(yīng)是電容量量的壓力傳感感器。倘若，再再通過適當(dāng)?shù)牡碾娐肥闺娙萑萘康拇笮闉檎袷庮l率的的高低，就演演變成輸出響響應(yīng)是頻率值值的壓力傳感感器。某些敏敏感元件的輸輸出響應(yīng)本來來就能夠傳送送到別處測量量，例如，鉑鉑電阻應(yīng)變電電阻的阻值，熱熱電偶的電動動勢等，把這這些敏感元件件稱為傳感器器也未嘗不可可。由于電信號便于于遠(yuǎn)距離傳送送，所以絕大大多數(shù)傳感器器的輸出是電電量的形式，如如電壓、電流流、電阻、電電感、電容、頻頻率等。也有有利用壓縮空空氣的壓力大大小傳送信息息的這種方法法在抗電磁干干擾和防報安安全方面比電電傳送要優(yōu)越越，但氣源和和線路上的投投資較大，而而且傳送速度度較低。近年年來利用光纖纖傳送信號信信息的傳感器器正在發(fā)展，其其抗干擾、防防爆、快速性性都有突出的的優(yōu)點(diǎn)?？傊?，傳感器的的輸出物理量量不拘一格，其其數(shù)值范圍也也沒有一定的的范圍限制。[3]（1）溫度傳傳感器選擇本設(shè)計采用WWP-PT1100溫度傳感器器，其特性與與應(yīng)用：抗震震性好，耐高高壓，多種溫溫度型號可選選擇，安裝方方式多元化，可可進(jìn)行OEM定做，應(yīng)用用與化纖，橡橡塑，石油，造造紙，水電，食食品等設(shè)備的的過程溫度測測量與控制。其主要技術(shù)參數(shù)數(shù)測溫元件K，EE，J，T，PT100，Cu50測溫范圍-500-600℃-1300℃精度等級CLaassA；+（0.15++0.2%tt）；CLasssB；+（0.3+00.5%t）信號輸出：4--20mAADC二線制供電電壓：244Vdc,112-36VVdc安裝方式：螺紋紋安裝，法蘭蘭安裝，活套套安裝應(yīng)用領(lǐng)域：采用用歐美鉑電阻阻元件，利用用鉑電阻的阻阻值隨溫度變變化而變化，并并呈一定函數(shù)數(shù)關(guān)系的特性性來進(jìn)行測溫溫。（2）壓力傳傳感器選擇我們在進(jìn)行流量量、壓力的信信號測量時，所所使用的流量量傳感器、壓壓力傳感器都都統(tǒng)一裝在了了變送器上，即即信號同時在在變送器中測測知，并且把把它變成4~~20mA的的電信號。本設(shè)計采用PPT112型壓力傳感感器。PT1122/123//133/1142高溫熔體壓壓力傳感器采采用進(jìn)口元件件，與同類進(jìn)進(jìn)口產(chǎn)品如DyniiscoGGefrann互換，應(yīng)用用于橡膠、塑塑料、化纖滌滌綸錦綸、聚聚脂、蒸汽等等高溫的精確確測量和控制制。PT1122系列高溫熔熔體壓力傳感感器是一種基基于惠斯登電電橋原理而工工作的，其耐耐高溫特性可可以應(yīng)用于特特殊的的工業(yè)業(yè)，使其成為為橡塑，化纖纖等機(jī)械設(shè)備備中高溫流體體壓力測量與與控制的理想想產(chǎn)品。其主要技術(shù)參參數(shù)為：量程程：0～450MPPa

綜合精度：0.1%FFS0.22%FS00.5%FSS1.0%%FS

輸出：2.0mmV/V;33.33mVV/V;4～20mA;;0～5V;1～5V;0～10V

工作溫度：-10～200～450℃；

供電電壓：傳感器:10VDDC(6-112VDC))變送器:24VDDC(9～36V))

長期穩(wěn)定性性：0.1%FFS/年

負(fù)載阻抗：：電流型最大大800Ω電壓型50KΩ以上

絕緣電阻：：大于2000MMΩ100VVDC

振動影響：：對于20HZ--1KHZ的機(jī)械振動動，輸出變化化小于0.1%FFS

密封等級：IP65

信號引出：：六芯鍍金進(jìn)進(jìn)口接插件

螺紋連接：1/2-220UNFM20*11.5M222*1.55G1/22NTP11/4M116*1.55其它螺紋可按用戶戶要求設(shè)計PT112引引進(jìn)美國最新新傳感器技術(shù)術(shù)和全套先進(jìn)進(jìn)電路及元器器件生產(chǎn)的高高精度壓傳感感器，一體化化的不銹鋼外外殼封裝和輸輸出標(biāo)準(zhǔn)信號號.芯片采用特特殊進(jìn)口材質(zhì)質(zhì),高穩(wěn)定性壓壓力傳感器組組件,經(jīng)過高可靠靠的放大電路路及溫度補(bǔ)償償,性能更好。外外盒采用全不不銹鋼封焊結(jié)結(jié)構(gòu)，具有良良好的防潮能能力及優(yōu)異的的介質(zhì)兼容性性。該產(chǎn)品有有多種接口形形式和多種引引線方式,能夠最大限限度滿足客戶戶的需要,適用于工業(yè)業(yè)設(shè)備、水利利、化工、醫(yī)療、電力力，空調(diào)、金金剛石壓機(jī)、冶冶金、車輛制制動、樓宇供供水等壓力測測量與控制。[5]（3）水位傳感感器選擇本設(shè)計采用CRR-601CC型水位傳感感器CR-60系列列電容式液位位變送器，適適用于高溫高高壓、強(qiáng)腐蝕蝕、易結(jié)晶、易易堵塞等惡劣劣條件下連續(xù)續(xù)檢測可導(dǎo)電電的液體。特特別適合測量量酸堿溶液和和鍋爐的水位位。整機(jī)無任任何可動或彈彈性部件，耐耐沖擊、安裝裝方便、可靠靠性高、精度度高、性能價價格比好。替替代傳統(tǒng)的浮浮球式、投入入式、差壓式式等液位變送送器在各種場場合下應(yīng)用有有不可比擬的的優(yōu)勢。其性能指標(biāo)：檢測范圍：0..1～100m精度:0.2級、0.5級承壓范圍:--0.1MPPa～32MPaa環(huán)境溫度:-220～85℃輸出信號:4～～20mA、0～10mA、0～20mA、1～5V、0～5V、0～10V供電電源:負(fù)載載電阻0～750ΩDC244V固固定方式:螺紋安裝M20×11.5、M27×2，法蘭安裝DN25、DN40、DN50。特殊規(guī)格格可按要求定定制現(xiàn)場顯示：模擬擬顯示0~1000%或者直接顯顯示液位高度度CRR-60系列電容式式液位變送器器可將各種液液位參數(shù)的變變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)電流信號號、遠(yuǎn)傳至操操作控制室，供供二次儀表或或計算機(jī)裝置置進(jìn)行集中顯顯示、報警或或自動控制。其其良好的結(jié)構(gòu)構(gòu)及安裝方式式，可適用于于高壓、強(qiáng)腐腐蝕、易結(jié)晶晶、易堵塞、防防冷結(jié)等特殊殊條件下液位位的連續(xù)檢測測，可廣泛應(yīng)應(yīng)用于電力、冶冶金、化工、食食品、制藥等等各行業(yè)和污污水處理、鍋鍋爐汽包、煤煤粉包等場所所的液位測量量。儀表特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單，無任任何可動或彈彈性元部件，因因此可靠性極極高，維護(hù)量量極少。一般般情況下，不不必進(jìn)行常規(guī)規(guī)的大、中、小小維修：多種種信號輸出，方方便不同系統(tǒng)統(tǒng)配置；可用用于高溫高壓壓容器的液位位測量，且測測量值不受被被測液體的溫溫度、比重及及容器的形狀狀、壓力影響響；特別適用用于酸、堿等等強(qiáng)腐蝕性液液體的測量；；完善的過流流、過壓、電電源極性保護(hù)護(hù)。[5]（4）流量傳感感器選擇本設(shè)計采用LLUGB-221流量傳感器器。

LUGB－21/ZX渦街流量傳傳感器是一種種新型流量傳傳感器，可以以用于多種數(shù)數(shù)據(jù)散集系統(tǒng)統(tǒng)，與XS型流量顯示示儀配套組成成流量計，用用于測量管道道中液體、氣氣體、蒸汽的的瞬時流量和和累積流量，并并輸出信號控控制相應(yīng)設(shè)備備。該傳感器器廣泛用于電電力、機(jī)械、輕輕工、冶金、石石油、化工、造造紙、科研及及城市供水、供供熱、供氣以以及各種工業(yè)業(yè)過程控制、能能源管理和環(huán)環(huán)境工程等領(lǐng)領(lǐng)域。

LUGGB－21/ZX渦街流量傳傳感器工作原原理：

“卡門渦街”原理，當(dāng)流流體流經(jīng)傳感感器本體內(nèi)的的三角柱時，柱柱體兩側(cè)交錯錯產(chǎn)生兩列有有規(guī)則的旋渦渦，使柱體后后的探頭體產(chǎn)產(chǎn)生交變應(yīng)力力；埋設(shè)在探探頭體內(nèi)的壓壓電元件受交交變應(yīng)力作用用產(chǎn)生的交變變電荷分別送送給二個電荷荷轉(zhuǎn)換器，經(jīng)經(jīng)檢測放大器器信號處理，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信信號或標(biāo)準(zhǔn)電電流信號。

LLUGB－21/ZX渦街流量傳傳感器主要特特點(diǎn)：

流量傳傳感器的感應(yīng)應(yīng)元件不直接接與被測介質(zhì)質(zhì)接觸，故性性能穩(wěn)定，可可靠性高

流量傳感器器內(nèi)無可動部部件，結(jié)構(gòu)簡簡單牢固，因因而壓損小，維維護(hù)量小，使使用壽命長

測量范圍圍度寬：可達(dá)達(dá)15：1，20：1

顯示：：可選配XS型分體顯示示表，顯示瞬瞬時流量與累累積流量

LUUGB－21/ZX渦街流量傳傳感器主要技技術(shù)參數(shù)：

型號說明明：LUGB--21不帶現(xiàn)場顯顯示、LUGB--ZX帶現(xiàn)場顯示示，可顯示瞬瞬時流量和累累積流量

測量介質(zhì)：：液體、氣體體、過熱/飽和蒸汽

環(huán)境溫度：：-25—＋55℃，濕度：≤85%

介介質(zhì)溫度：

（1）普通型：-40—＋130℃，-10—＋250℃

（2）高溫型：-10—＋300℃，-10—＋380℃

（3）防爆型：-40—＋80℃

精度等等級：液體±1%；氣體±1%；蒸汽±1.5%%

輸出信信號：

（1）三線制電電壓脈沖低電平0—1V；高電平＞4V；占空比為50%

（2）二線制電電流信號4—20MA

供電：24VDC，工作壓力力：0—2.5MPPA3.2.2A/D轉(zhuǎn)換芯片的的選擇A/D轉(zhuǎn)換器的的作用是把模模擬量轉(zhuǎn)化成成數(shù)字量，以以便于計算機(jī)機(jī)進(jìn)行處理。隨著超大規(guī)模集集成電路技術(shù)術(shù)的飛速發(fā)展展，A/D轉(zhuǎn)換器的新新設(shè)計思想和和制造技術(shù)層層出不窮。為為滿足各種不不同的檢測及及控制任務(wù)的的需要，大量量結(jié)構(gòu)不同，性性能不同的A/D轉(zhuǎn)換芯片應(yīng)應(yīng)運(yùn)而生。A/D轉(zhuǎn)換器的的主要技術(shù)指指標(biāo)（1）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時間和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換時間：A//D完成一次轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換所需要的的時間。轉(zhuǎn)換換時間的倒數(shù)數(shù)為轉(zhuǎn)換速率率。并行式A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換換時間最短為為20-500ns,5**107-2*1007次/S（2）分分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的的分辨率一般般用輸出的二二進(jìn)制來表示示。（3）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換精度A/D轉(zhuǎn)換器的的轉(zhuǎn)換精度定定義為一個實(shí)實(shí)際A/D轉(zhuǎn)換器與一一個理想A/D轉(zhuǎn)換器在量量值上的差值值。本設(shè)計采用A//D轉(zhuǎn)換器ADC08809。ADC08099是一個逐次次比較式8路模擬輸入入、8位數(shù)字量輸輸出的A/D轉(zhuǎn)換器。引引腳圖如圖3-4所示。圖3-4AADC08009引腳圖主要特性1）8路8位AA／D轉(zhuǎn)換器，即即分辨率8位。2）具有轉(zhuǎn)換起起?？刂贫恕?）轉(zhuǎn)換時間為為100μs4）單個＋5VV電源供電5）模擬輸入電電壓范范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)點(diǎn)和滿刻度度校校準(zhǔn)。6）工作溫度范范圍為為-40～＋85攝氏度7）低功耗，約約155mW。內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC08099是是CMOS單片型逐次次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如如圖圖13．22所示，它由8路模擬開關(guān)關(guān)、地址鎖鎖存存與譯碼器器、比比較器、8位開關(guān)樹型D／A轉(zhuǎn)換器、逐逐次逼近.外部特性（引腳腳功功能）ADC08099芯芯片有28條引腳，采采用雙列直直插插式封裝，如如如圖13．23所示。下面面說明各引引腳腳功能。IN0～I(xiàn)N77：：8路模擬量輸輸入端。2-1～2-88：：8位數(shù)字量輸輸出端。ADDA、ADDDDB、ADDC：3位地址輸入入線，用于于選選通8路模擬輸入入中的一路路ALE：地址鎖鎖存存允許信號號，輸輸入，高電電平平有效。START：AA／D轉(zhuǎn)換啟動信信號，輸入入，高高電平有效效。EOC：A／／DD轉(zhuǎn)換結(jié)束信信號，輸出出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時時，此端輸出出一個高電（轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換期間一一直直為低電平平）。OE：數(shù)據(jù)輸出出允許信信號，輸入入，高高電平有效效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時時，此端輸入入一個個高高電平，才才能能打開輸出出三三態(tài)門，輸輸出出數(shù)字量。CLK：時鐘脈脈沖沖輸入端。要要要求時鐘頻頻率率不高于640KHHZ。REF（+）、RREF（-）：基準(zhǔn)電電壓。Vcc：電源，單單一＋5V。GND：地。ADC08099的的工作過程程是是：首先輸輸入入3位地址，并并使ALE=1，將地址存存入地址鎖鎖存存器中。此此地地址經(jīng)譯碼碼選選通8路模擬輸入入之一到比比較較器。START上升沿將逐逐次逼近寄寄存存器復(fù)位。下下下降沿啟動A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變變低，指示示轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換正在進(jìn)進(jìn)行行。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖狡?，指示A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)結(jié)結(jié)果數(shù)據(jù)已已存存入鎖存器器，這這個信號可可用用作中斷申申請請。當(dāng)OE輸入高電平時，輸出三三態(tài)門打開開，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換結(jié)果的的數(shù)數(shù)字量輸出出到到數(shù)據(jù)總線線上上.ADDCC0809轉(zhuǎn)換是采用用逐次比較較的的方法完成A/D轉(zhuǎn)換的，由由單一的+5V供電，片內(nèi)內(nèi)帶有鎖存功功能的8路選一的模模擬開關(guān)，由由由A，B，C引腳的編碼碼來確定所所選選通道。0809完成一次轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換需要100us左右，輸出出具有TTL三態(tài)鎖存緩緩沖器，可可直直接連到MCS-551的數(shù)據(jù)總線線上，通過過適適當(dāng)?shù)耐饨咏与婋娐罚?809可對0-5V的模擬信號號進(jìn)行轉(zhuǎn)換換。[6]如上所說，其008809接線圖如圖3-5所示。圖3-5AADCC0809接線圖3.3后向向通道設(shè)設(shè)計DA轉(zhuǎn)換本設(shè)計采采用用DA轉(zhuǎn)換器DAC08832。美國國家家半半導(dǎo)體公司司的的DAC08832芯片是一個個具有2個輸入數(shù)據(jù)據(jù)寄存器的8位DAC，它能直接接與MCS-551單片機(jī)相連連接，其主主要要特性如下下：：（1）分分辨辨率為八位位（2）電電流流輸出，穩(wěn)穩(wěn)定定時間為1us（3）可可緩緩沖雙輸入入，單單緩沖輸入入或或直接數(shù)字字輸輸入（4）單單一一電源供電電（5）低低功功耗DAC主要應(yīng)用用：：單極性電電壓壓輸出；雙雙極極性電壓輸輸出出；程控放放大大器。[6]]DAC08322的的引腳圖如如圖圖3-6所示圖3-6DDACC0832引腳圖DI0~DI77：：數(shù)據(jù)輸入入線線，TLL電平。ILE：數(shù)據(jù)鎖鎖存存允許控制制信信號輸入線線，高高電平有效效。CS：片選信號號輸輸入線，低低電電平有效。WR1：為輸入入寄寄存器的寫寫選選通信號。XFER：數(shù)據(jù)據(jù)傳傳送控制信信號號輸入線，低低低電平有效效。WR2：為DAACC寄存器寫選選通輸入線線。Iout1:電電流流輸出線。當(dāng)當(dāng)當(dāng)輸入全為1時Iout1最大。Iout2:電電流輸出線線。其其值與Iout1之和為一常常數(shù)。Rfb:反饋信信號號輸入線,芯片內(nèi)部有有反饋電阻.Vcc:電源輸輸入入線(+55v~+1155v)Vref:基準(zhǔn)準(zhǔn)電電壓輸入線(-110v~++110v)AGND:模擬擬地地,摸擬信號和和基準(zhǔn)電源源的的參考地.DGND:數(shù)字字地地,兩種地線在在基準(zhǔn)電源源處處共地比較較好好.DAC08322與與單片機(jī)接接線線圖3-7所示。圖3-7DDACC0832與單片機(jī)接接線V/I轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換芯片選擇擇本設(shè)計采用V//II轉(zhuǎn)換芯片AD694。AD66994產(chǎn)品是一一個單片電電流流變送器接接受受高層次的的信信號輸入標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)4-20毫安電流回回路為控制制閥閥門，執(zhí)行行器器和其他裝裝置置中常用的的過過程控制。輸輸輸入信號緩緩沖沖，是由一一個個輸入放大大器器，可用于于大大規(guī)模輸入入信信號或緩沖沖輸輸出從一個個電電流模式展展。輻輻射校正輸輸入入跨度為0V至2V和0V至10V被選上的簡簡單針捷，其其其他跨度可可能能被編程與與外外部電阻器器。輸輸出級延伸伸到到2.5Vs和其特殊設(shè)設(shè)計允許輸輸出出電壓，以以擴(kuò)擴(kuò)大共同下下文文，在雙電電源源運(yùn)作。鬧鬧鈴鈴警告的一一個個開放4-20或不合格的的輸出階段段。AD6994產(chǎn)品的薄薄膜電阻結(jié)果果在高水平的的精度，而不不需要額外調(diào)調(diào)整和標(biāo)定。外外部通過晶體體管可用于與與AD694產(chǎn)品，以場場外負(fù)載功率率損耗，延長長溫度范圍內(nèi)內(nèi)運(yùn)作。AD69944產(chǎn)品，要求求噪音免疫4-20A信號號傳輸操作作閥閥門，執(zhí)行行器器，以及其其他他控制裝置置，以以及用于傳傳輸輸?shù)墓に噮?shù)數(shù)如壓力，溫溫溫度，流量量。它它是建議作作為為一項(xiàng)替代代分分立設(shè)計中中的的各種應(yīng)用用在在工業(yè)過程程控控制，工廠，自動化和和系統(tǒng)監(jiān)控控。其特點(diǎn)：輸出范圍4--220mA輻射校正輸入范范圍圍:0V--2.5VV至10V精密電壓基準(zhǔn)::可可編程至2.0000V或10.0000v單或雙電源操作作較大的供電電壓壓范范圍:4.5V至36V電源輸入緩沖放大器器開環(huán)警鐘可選外置通過晶晶體體管，以減減少少自熱誤差0.002％％典典型的非線線性性[7]如圖3-8所示示圖3-8AAD6694接線圖3.3.3調(diào)節(jié)節(jié)閥閥本設(shè)計采用HRRTTP-644KKE電動調(diào)節(jié)閥閥。HRTP系列智智能能電動單座座調(diào)調(diào)節(jié)閥是HR智能電動調(diào)調(diào)節(jié)閥系列列產(chǎn)產(chǎn)品之一，它它它由HRL智能型電動動執(zhí)行器與與優(yōu)優(yōu)質(zhì)的國產(chǎn)產(chǎn)閥閥門相組合合構(gòu)構(gòu)成，是一一種種高性能的的調(diào)調(diào)節(jié)閥，可可廣廣泛應(yīng)用于于電電力、冶金金、石石油、化工工、醫(yī)醫(yī)藥、鍋爐爐、輕輕工等行業(yè)業(yè)的的自動控制制系系統(tǒng)中。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)接接受受4～20mA//4～12mA//12～20mA//0～5V/1～5V等控制信號號，改變閥閥門門的開度，同同同時將閥門門開開度的隔離離信信號反饋給給控控制系統(tǒng)，實(shí)實(shí)實(shí)現(xiàn)對壓力力、溫溫度、流量量、液液位等參數(shù)數(shù)的的調(diào)節(jié)。（1）主要特點(diǎn)點(diǎn)配用HRL智能能型直行行程電動執(zhí)執(zhí)行行器，體積積小小、規(guī)格全全、重重量輕、推推力力大、操作作方方便，無調(diào)調(diào)整整電位器，可可可靠性高、噪聲小。HRLL電電動執(zhí)行器器采采用一體化化結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計，具具具有自診斷斷功功能，使用用和和調(diào)校十分分方方便。有數(shù)字顯示窗窗口，可可看到控制制信信號值、閥閥位位值。HRLL智智能電動執(zhí)執(zhí)行行機(jī)構(gòu)功能能：：帶斷控制制信信號故障判判斷斷、報警及及保保護(hù)功能。即即即斷信號時時可可使執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)或開；或關(guān)；或保保持；或在0～100%之間予置的的任意位置置。及及帶閥門堵堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)故障判斷、報報警及保護(hù)護(hù)功功能。TP系列采用頂頂端導(dǎo)向向，單座密密封封機(jī)構(gòu)。與與其其它同類調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)閥相比，具具具有結(jié)構(gòu)簡簡單單、額定流流量量系數(shù)大，閥閥閥座泄漏量量小小等突出優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。另外，帶帶帶有軟密封封結(jié)結(jié)構(gòu)的TP系列既有調(diào)調(diào)節(jié)功能又又有有切斷功能能，是是一種調(diào)節(jié)節(jié)切切斷型的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)閥，也可可作作切斷閥用用。（2）主要技術(shù)術(shù)參數(shù)1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)型式：：HHRL智能型直行行程機(jī)構(gòu)輸入信號號：：4～20mADDC/4～12mA//12～20mA//0～5VDC//1～5VDC輸入阻抗抗：：250Ω/500KΩ輸出信號號：：4～20mADDC輸出最大大負(fù)負(fù)載：＜650Ω斷信號閥閥位位置：可任任意意設(shè)置為保保持持/全開/全關(guān)/0～100%間予置的任任意值電源：：2220V±±110%/5500Hz推力規(guī)格格：：1KN、2KN、4KN、8KN、10KN、16KN、20KN、25KN閥作用型型式式：任意設(shè)設(shè)置置正/反作用保護(hù)等級級：：IP65基本誤差差：：±1.0%%死區(qū)：：≤≤±1.0%%回差：：≤≤±1.0%%2.閥體公稱通徑徑：：20～150mmm公稱壓力力：：PN1.6、4.0、6.4MPPa連接形式式：：法蘭連接接按按JB79--94標(biāo)準(zhǔn)材料：WCBB、WC6、1Cr188Ni9、CF8M上閥蓋蓋：常溫型型：：-17～+220℃延長型型：-50～17℃；+220～+420℃填料：：聚聚四氟乙烯烯、四四氟石棉、石石石墨3.閥內(nèi)組件件閥內(nèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)：：上導(dǎo)向柱柱塞塞型單閥芯芯金金屬密封、軟軟軟密型（使使用用溫度低于于2200℃）材料：：110Cr1188Ni9、1Cr13、316+NN0.6流量特性性：：線性、等等百百分比、快快開開泄漏量量：ABS1、B16、104，金屬密封IV、V級軟密封VI級基本誤差差：：±1.0%%死區(qū)：：≤≤±1.0%%可調(diào)范圍圍：：50:13.4鍵盤盤顯顯示電路設(shè)設(shè)計計鍵盤電路的的設(shè)計鍵盤盤在在單片機(jī)應(yīng)應(yīng)用用系統(tǒng)中能能實(shí)實(shí)現(xiàn)向單片片機(jī)機(jī)輸入數(shù)據(jù)據(jù)，傳傳送命令等等功功能，是人人工工干預(yù)單片片機(jī)機(jī)的主要手手段段。1..鍵鍵盤輸入的的特特點(diǎn)鍵盤盤實(shí)實(shí)際上是一一組組按鍵開關(guān)關(guān)的的集合。通通常常，鍵盤開開關(guān)關(guān)利用了機(jī)機(jī)械械觸點(diǎn)的合合斷斷作用。2..按按鍵的確認(rèn)認(rèn)鍵的的閉閉合與否，反反反映在行線線輸輸出電壓上上就就是呈現(xiàn)高高電電平或低電電平平，如果高高電電平表示鍵鍵斷斷開，低電電平平則表示鍵鍵閉閉合，通過過對對行線電平平高高低狀態(tài)的的檢檢測，便可可確確認(rèn)按鍵按按下下與否。3.如何消除按按鍵的抖抖動常采用軟件來消消除除按鍵抖動動。（1）鍵鍵盤盤接口的工工作作原理常用的鍵盤接口口分分為獨(dú)立式式鍵鍵盤接口和和行行列式鍵盤盤接接口。1）獨(dú)立式鍵鍵盤接口口獨(dú)立式鍵盤就是是各各鍵相互獨(dú)獨(dú)立立，每個按按鍵鍵各接一根根輸輸入線的電電平平狀態(tài)可以以很很容易的判判斷斷哪個按鍵鍵被被按下。在按鍵數(shù)目較多多時時，獨(dú)立式式鍵鍵盤電路需需要要較多的輸輸入入口線且電電路路結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜，故故此種鍵盤盤適適用于按鍵鍵較較少或操作作速速度較高的的場場合。各種獨(dú)立式鍵盤盤中中，各按鍵鍵均均采用了上上拉拉電阻，這這是是為了保證證在在按鍵斷開開時時，各I/O口有確定的低低電平，當(dāng)當(dāng)然然如果輸入入口口線內(nèi)部已已有有上拉電阻阻，則則外電路的的上上拉電阻可可省省去。[9]]2）行列式鍵盤盤接口口行列式鍵盤適用用于于按鍵數(shù)目目較較多的場合合，它它由行線和和列列線組成，按按按鍵位于行行列列的交叉點(diǎn)點(diǎn)上上。很明顯顯，在在按鍵數(shù)目目較較多的場，行行行列式鍵盤盤與與獨(dú)立式鍵鍵盤盤相比，要要節(jié)節(jié)省很多的I/O口線。（2）行行列列式鍵盤工工作作原理按鍵鍵設(shè)設(shè)置在行列列線線交點(diǎn)上，行行行列線分別別連連接到按鍵鍵開開關(guān)的兩端端。行行線通過上上拉拉電阻接到+5V上。無按鍵鍵按下時，行行行線處于高高電電平狀態(tài)，而而而當(dāng)有按鍵鍵按按下時，行行線線電平狀態(tài)態(tài)將將由于此行行線線相連的列列線線電平?jīng)Q定定。（3）按按鍵的識別別方方法①掃描法②線反轉(zhuǎn)法鍵盤的編碼對于于獨(dú)獨(dú)立式鍵盤盤，由由于按鍵的的數(shù)數(shù)目比較少少，可可根據(jù)需要要靈靈活編碼。對對對于行列式式鍵鍵盤，按鍵鍵的的位置有行行號號和列號唯唯一一確定，所所以以常常采用用依依次排列鍵鍵號號的方式對對鍵鍵盤進(jìn)行編編碼碼。本設(shè)設(shè)計計采用行列列式式鍵盤。（2）鍵盤的工工作方式式單片片機(jī)機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)中中，鍵盤掃掃描描只是單片片機(jī)機(jī)的工作內(nèi)內(nèi)容容之一。單單片片機(jī)在忙于于各各種工作任任務(wù)務(wù)時，如何何兼兼顧鍵盤的的輸輸入，取決決于于鍵盤的工工作作方式鍵盤盤工工作方式的的選選取應(yīng)根據(jù)據(jù)實(shí)實(shí)際應(yīng)用系系統(tǒng)統(tǒng)中CPU工作的繁忙忙情況而定定，其其原則是既既要要保證能及及時時響應(yīng)按鍵鍵操操作，又不不要要過多占用CPU的工作時間間。通常，鍵鍵鍵盤的工作作方方式有3種，即編程程掃描、定定時時掃描和中中斷斷掃描。1.編程掃描方方式這種方式就是只只有有當(dāng)單片機(jī)機(jī)空空閑時，才才調(diào)調(diào)用鍵盤掃掃描描子程序，反反反復(fù)的掃描描鍵鍵盤，等待待用用戶從鍵盤盤上上輸入命令令或或數(shù)據(jù)，來來響響應(yīng)鍵盤的的輸輸入要求。定時掃描工作方方式式單片機(jī)對鍵盤的的掃掃描也可采采用用定時掃描描方方式，即每每隔隔一定的時時間間對鍵盤掃掃描描一次。在這種掃描方式式中中，通常利利用用單片機(jī)內(nèi)內(nèi)的的定時器，產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)生10ms的中斷，CPU響應(yīng)定時器器溢出中斷斷請請求，對鍵鍵盤盤進(jìn)行掃描描，在在有按鍵按按下下時識別出出該該鍵，并執(zhí)執(zhí)行行相應(yīng)鍵的的處處理功能程程序序。中斷工作方式為進(jìn)一步提高單單片片機(jī)掃描鍵鍵盤盤的工作效效率率，可采用用中中斷掃描方方式式，既只有有在在鍵盤有鍵鍵按按下時，才才執(zhí)執(zhí)行鍵盤掃掃描描程序并執(zhí)執(zhí)行行該按鍵功功能能程序，如如果果無鍵按下下，單單片機(jī)將不不理理睬鍵盤。顯示電路設(shè)設(shè)計LED是發(fā)光二二極極管英文的的縮縮寫。LED顯示器是由由發(fā)光二極極管管構(gòu)成的，LED顯示器在單單片機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)中中應(yīng)用非常常普普遍。常用的LED顯顯示示器分為8段，每一段段對應(yīng)一個個發(fā)發(fā)光二極管管。這這種顯示器器共共有共陰極極和和共陽極兩兩種種顯示。LED顯示器有有動動態(tài)顯示和和靜靜態(tài)顯示2種顯示方式式。LED靜態(tài)顯示示方方式LEDD顯顯示器工作作于于靜態(tài)顯示示方方式時，各各位位的共陰極極或或共陽極連連接接在一起并并接接地；每位位的的段碼線分分別別與1個8位的鎖存器器輸出相連連。之之所以稱為為靜靜態(tài)顯示，是是是因?yàn)楦鱾€LED的顯示字符符一經(jīng)確定定，相相應(yīng)鎖存器器鎖鎖存的段碼碼輸輸出將維持持不不變，直接接送送入另一個個字字符的段碼碼為為止。2.LLEED動態(tài)顯示方方式在多位LED顯顯示示時，為簡簡化化硬件電路路，通通常將所有有位位的段碼線線相相應(yīng)段并聯(lián)聯(lián)在在一起，由1個8位I/O口控制，形形成各位的的分分時選通。[[[9]其鍵盤顯示電路路如如圖3-9所示圖3-9鍵鍵盤顯顯示電路利用并行II/O芯芯片8155H實(shí)現(xiàn)鍵盤/顯示89C-51單單片片機(jī)用擴(kuò)展I/O接口芯片8155H實(shí)現(xiàn)4為LED顯示和12鍵的鍵盤/顯示接口電電路。其單片片機(jī)與8155H的接口電路如如圖3-10所示。圖3-10單片片機(jī)與8155H接口電路3.5報警警電電路設(shè)計在單片機(jī)機(jī)測測控系統(tǒng)發(fā)發(fā)生生故障或處處于于某種緊急急狀狀態(tài)時，單單片片機(jī)系統(tǒng)能能發(fā)發(fā)出提醒人人們們警覺的報報警警信號或者者提提示信號，常常常見的報警警信信號可分為為閃閃光報警，鳴鳴鳴音報警和和音音樂報警，閃光報警閃光報警可用MMCCS-51的某一I/O口線驅(qū)動LED閃爍，只要要該I/O口線發(fā)出具具有一定頻頻率率的高低電電平平信號，即即可可使LED閃爍。蜂鳴音報警警蜂鳴音音報報警接口電電路路的設(shè)計只只需需要購買市市售售的壓電式式蜂蜂鳴器，然然后后通過MCS-551的一根口線線經(jīng)驅(qū)動器器驅(qū)驅(qū)動蜂鳴器器發(fā)發(fā)聲。壓電電式式蜂鳴器約約需需10mA的驅(qū)動電流流，可以使使用用TTL系列集成電電路7406或者7407低電平驅(qū)動動。本設(shè)計采用蜂鳴鳴音音樂報警裝裝置置，如圖3-11所示圖3-11蜂鳴鳴報警電路4軟件設(shè)計計開始4.1主程程序序設(shè)計開始初始化初始化開中斷開中斷掃描鍵盤掃描鍵盤顯示顯示圖4-1主程序序流程程圖4.2TT00定時中斷子子程序設(shè)計計中斷開始中斷開始YNN六秒單元清0濾波標(biāo)度變換報警處理啟動T0，開中斷恢復(fù)現(xiàn)場重新載入時間常數(shù)D/A輸出PID運(yùn)算濾波到六秒？一秒單元清0到1秒？關(guān)中斷保護(hù)現(xiàn)場YNN六秒單元清0濾波標(biāo)度變換報警處理啟動T0，開中斷恢復(fù)現(xiàn)場重新載入時間常數(shù)D/A輸出PID運(yùn)算濾波到六秒？一秒單元清0到1秒？關(guān)中斷保護(hù)現(xiàn)場YY調(diào)樣子程序2調(diào)采樣子程序1調(diào)樣子程序2調(diào)采樣子程序1標(biāo)度轉(zhuǎn)換標(biāo)度轉(zhuǎn)換中斷返回中斷返回圖4-2TT0定時中中斷子程序序流流程圖4.3采樣樣子子程序設(shè)計計采樣子程程序序包括采樣樣子子程序1和采樣子程程序2。采樣子程程序是1對蒸汽流量量和給水流流量量進(jìn)行采集集，采采樣子程序2是對溫度、壓壓壓力、液位位、蒸蒸汽流量和和給給水流量進(jìn)進(jìn)行行采集。開始設(shè)N=2開始設(shè)N=2選擇0809的INX通道調(diào)樣子程序選擇0809的INX通道調(diào)樣子程序啟動A/D轉(zhuǎn)換返回啟動A/D轉(zhuǎn)換返回延時圖4-3采采樣子程程序1流程圖延時設(shè)N=5設(shè)N=5讀取結(jié)果調(diào)樣子程序讀取結(jié)果調(diào)樣子程序指向下一個存儲單元返回指向下一個存儲單元返回圖4-4采樣子程程序2流程圖N采集四次？N采集四次？NYNYN路采集完？N路采集完？YY返回返回圖圖44-5采樣子子程序流程程圖圖4.4鍵盤盤子子程序的設(shè)設(shè)計計開始開始8155初始化8155初始化全列置零掃描全列置零掃描N有按鍵否？N有按鍵否？YY延時10ms延時10msNYYNYN調(diào)整為下一列四列完否？？返回執(zhí)行按鍵功能定位鍵號某行有按鍵？逐列掃描確有按鍵？全列置零掃描QuanliezhilingsaomiaoNYYNYN調(diào)整為下一列四列完否？？返回執(zhí)行按鍵功能定位鍵號某行有按鍵？逐列掃描確有按鍵？全列置零掃描Quanliezhilingsaomiao圖4-6鍵盤子子程序流程程圖圖延時段碼PB口置顯示緩沖區(qū)首位置置位選碼初值查段碼表位選碼PA口8155初始化開始4.5顯示示子子程序的設(shè)設(shè)計計延時段碼PB口置顯示緩沖區(qū)首位置置位選碼初值查段碼表位選碼PA口8155初始化開始YN調(diào)整位選碼返回4位顯示完否？指向下一顯示緩沖區(qū)地址YN調(diào)整位選碼返回4位顯示完否？指向下一顯示緩沖區(qū)地址圖4-7顯示子子程序序流程圖4.6濾波波子子程序設(shè)計計無論在硬件電路路設(shè)設(shè)計上采取取多多少抗干擾擾措措施，都不不可可能完全消消除除干擾信號號，因因此，外界界的的干擾信號號總總是或多或或少少地要進(jìn)入入系系統(tǒng)中。數(shù)數(shù)字字濾波是通通過過一定的計計算算程序?qū)Σ刹蓸訕有盘栠M(jìn)行行平平滑加工，提提提高其有用用信信號，消除除和和減少各種種干干擾和噪音音，提提高采集數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)可靠性的的一一種濾波方方法法。它具有有工工作穩(wěn)定、受受受環(huán)境影響響小小、算法靈靈活活、精度可可控控等優(yōu)點(diǎn)目目前前己有多種種基基于微控制制器器的數(shù)字濾濾波波方法。對于變化速度快快的的信號(流量、壓力力等)可采用算術(shù)術(shù)平均濾波波法法。算術(shù)平平均均濾波法就就是是對一般具具有有隨機(jī)干擾擾的的信號進(jìn)行行濾濾波。這樣樣信信號的特點(diǎn)點(diǎn)是是有1個平均值，信信信號在某一一數(shù)數(shù)值范圍附附近近上下波動動。這這種濾波當(dāng)n值較大時，信信信號的平滑滑度度高，但是是靈靈敏度低；；當(dāng)當(dāng)n值較小時，平平平滑度低但但靈靈敏度高。通過上述比較，在在此系統(tǒng)中數(shù)數(shù)字濾波采用用算術(shù)平均濾濾波法。[88]取4次采樣數(shù)據(jù)之和求算術(shù)平均值取4次采樣數(shù)據(jù)之和求算術(shù)平均值開始返回圖4-8濾波波流程圖4.7標(biāo)度度變變換標(biāo)度變變換換是將測量的的模擬量（電電電壓或電流）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成可以以顯顯示的數(shù)值值。測控系系統(tǒng)統(tǒng)中的被測測變變量如溫度度、壓壓力等的單單位位與數(shù)值都都不不相同。但但它它們經(jīng)傳感感器器轉(zhuǎn)換成電電信信號后又經(jīng)經(jīng)信信號調(diào)理轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換成統(tǒng)一的0-5V、1-5v等信號,然后經(jīng)A\D轉(zhuǎn)換變成00H-FFFH(8位)或000H--FFFHH((12位）等的數(shù)數(shù)字信號。測控系系統(tǒng)統(tǒng)的監(jiān)測裝裝置置要求按被被測測變量的工工程程單位進(jìn)行行顯顯示，因此此，還還需把上述述的的數(shù)字信號號轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成帶有有不不同工程單單位位的測量值值，這這項(xiàng)工作標(biāo)標(biāo)度度變換程序序完完成。線性儀表的標(biāo)度度變變換公式為為：：AX=A0+((AAm-A00))*(Nxx--N0)//((Nm-N00)AX儀表測量量值值A(chǔ)0一次測量量儀儀表的下限限Am一次測量量儀儀表的上限限N0儀表下限限對對應(yīng)的數(shù)字字量量Nm儀表上限限對對應(yīng)的數(shù)字字量量Nx測量值所所對對應(yīng)的數(shù)字字量量其中A0、Amm、N0、Nm對于某一個個固定的的被測參數(shù)數(shù)而而言都是常常數(shù)數(shù),對不同的參參數(shù)各有不不同同的值。為為簡簡化標(biāo)度變變換換程序,通常把被測測參數(shù)的起起點(diǎn)點(diǎn)A0（輸入信號號的下限）所所所對應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)數(shù)字量為0，即N0=0，則上式可可簡化為AX=(Am--AA0)*NNxx/Nm++AA0開始開始AX=(Am-A0)*Nx/Nm+A0AX=(Am-A0)*Nx/Nm+A0返回返回圖4-9標(biāo)標(biāo)度變變換流程圖圖4.8PPIID運(yùn)算PID參數(shù)的整整定定有兩種可可用用的方法，理理理論設(shè)計法法及及實(shí)驗(yàn)確定定法法。用理論論設(shè)設(shè)計法確定PID控制參數(shù)的的前提是要要有有被控對象象準(zhǔn)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)學(xué)模模型，這在在工工業(yè)過程中中是是很難做到到的的。因此，用用用實(shí)驗(yàn)確定定法法來選擇PID控制參數(shù)的的方法便成成為為經(jīng)常采用用而而行之有效效的的辦法。①試湊法試湊法是通過仿仿真真或?qū)嶋H運(yùn)運(yùn)行行，觀察系系統(tǒng)統(tǒng)對典型輸輸入入作用的響響應(yīng)應(yīng)曲線，根根據(jù)據(jù)各控制參參數(shù)數(shù)對系統(tǒng)的的影影響，反復(fù)復(fù)調(diào)調(diào)節(jié)試湊，直直直到滿意為為止止，從而確確定定PID參數(shù)。我們知道，PIIDD控制器各參參數(shù)對系統(tǒng)統(tǒng)的的影響是；；增增大開環(huán)比比例例系數(shù)，一般般將加快系系統(tǒng)統(tǒng)的影響速速度度，在有靜靜差差的情況下下則則有利于減減小小靜差；但但過過大的比例例系系數(shù)又會加加大大系統(tǒng)超調(diào)調(diào)，甚甚至產(chǎn)生振振蕩蕩，使系統(tǒng)統(tǒng)不不穩(wěn)定。在試湊時，實(shí)行行先先比例、后后積積分、再微微分分的反復(fù)調(diào)調(diào)整整。其步驟驟如如下：整定比例部分先置PID控制制器中的的T1=∞、T2=0，使之成為為比例控制制器器，再將比比例例系數(shù)由小變變大，觀察察相相應(yīng)的響應(yīng)應(yīng)，使使系統(tǒng)的過過渡渡過程達(dá)到4:1的衰減振振蕩和較小小的的靜差。如如果果系統(tǒng)靜差差已已小到允許范范圍內(nèi)，并并且且已達(dá)到4：1衰減的響應(yīng)應(yīng)曲線，那那么么只需用比比例例控制器既既可可，最優(yōu)比比例例度就由此此確確定。加入積分環(huán)節(jié)如果只用比例控控制制，系統(tǒng)的的靜靜差不能滿滿足足要求，則則需需加入積分分環(huán)環(huán)節(jié)。整定定時時，先將比比例例系統(tǒng)減小10－20%，以補(bǔ)償因因加入積分分作作用而引起起的的系統(tǒng)穩(wěn)定定性性下降，然然后后由大到小小調(diào)調(diào)節(jié)，在保持持系統(tǒng)良好好動動態(tài)性能的的情情況下消除除靜靜差。這一一步步可以反復(fù)復(fù)進(jìn)進(jìn)行，以期期得得到滿意的的效效果。3）加入微分環(huán)環(huán)節(jié)在整定時，先置置TT為零，然后后，在第2步整定的基基礎(chǔ)上再增增大大T，同時相應(yīng)應(yīng)地改變比比例例系數(shù)K和積分時間T，逐步試湊湊以獲得的的控控制效果和和控控制參數(shù)。參參參見表4.1。②臨界比例度法法擴(kuò)充臨界比例度度法法是模擬控控制制器使用的的臨臨界比例度度法法的擴(kuò)充，它它它用來整定定數(shù)數(shù)字PID控制器的參參數(shù)。其整整定定步驟如下下：：1）選擇合適的的采樣周周期。所謂謂合合適是指周周期期足夠小，一一一般應(yīng)選它它對對象的純滯滯后后時間的1/10以下，此采采樣周期我我們們用表示。2）用上述的，僅僅讓讓控制器作作純純比例控制制，逐逐漸增大比比例例系數(shù)，直至至使系統(tǒng)出出現(xiàn)現(xiàn)等幅振蕩蕩，記記下此時的的比比例系數(shù)Kr，再記下Tr此時的振蕩蕩周期。3）選擇控制制度。控制制度定義為為數(shù)數(shù)字控制系系統(tǒng)統(tǒng)誤差平方方的的積分與對對應(yīng)應(yīng)的模擬控控制制系統(tǒng)誤差差平平方的積分分之之比。對于于模模擬系統(tǒng)，其其其誤差平方方積積分可由記記錄錄儀上的圖圖形形理直氣壯壯計計算。對于于數(shù)數(shù)字系統(tǒng)則則可可用計算機(jī)機(jī)計計算。通常常，當(dāng)當(dāng)控制度為1.05時，就認(rèn)為為控制與模模擬擬控制效效果果相同當(dāng)控控制制度為2時，數(shù)字控控制比模擬擬控控制的質(zhì)量量差差一倍。被控參數(shù)特點(diǎn)流量對象時間常數(shù)小小，并并有噪聲，故故故較小，較小，不不用微分。1～1.250.1～1溫度對象為多容量系系統(tǒng)統(tǒng)，有較大大滯滯后，常用用微微分。1.6～53～100.5～3.壓力力對象為容量系統(tǒng)統(tǒng)，滯滯后一般不不大大，不用微微分分。1.4～3.550.4～3液位在允許有靜差時時，不不必用積分分和和微分。1.25～5表1常見被被控參參數(shù)的控制制器器參數(shù)選擇擇范范圍表4）選擇控制長長后，按按下表求得得周周期T、比例系數(shù)數(shù)、積分時間間常數(shù)Ti和微分時時間常數(shù)。5）按求得的參參數(shù)運(yùn)行行，在運(yùn)行行中中觀察控制制效效果，用試試湊湊法進(jìn)一步步尋尋求更為滿滿意意的數(shù)值。參見表2擴(kuò)充臨界比比例度法整整計計算公式表表。③響應(yīng)曲線法擴(kuò)充響應(yīng)曲線法法是是將模擬控控制制器響應(yīng)曲曲線線法推廣用用來來求數(shù)字PID控制器參數(shù)數(shù)。這個方方法法首先要經(jīng)經(jīng)過過試驗(yàn)測定定開開環(huán)系統(tǒng)對對階階躍輸入信信號號的響應(yīng)曲曲線線，具體步步驟驟如下：1）數(shù)字控制器器，使系系統(tǒng)在手動動狀狀態(tài)下工作作，人人為地改變變手手動信號，給給給被控對象象一一個階躍輸輸入入信號2）用儀表記錄錄下被控控參數(shù)在此此階階躍輸入作作用用下的變化化過過程曲線，即即即對象的階階躍躍響應(yīng)曲線線，如如表3示。2）對象的響應(yīng)應(yīng)曲線上上，過拐點(diǎn)P作切線，求求出等效滯滯后后時間τ和等效時間間常數(shù)Tm，并算出它它們的比值值TTm/τ。3）選擇控制度度。根據(jù)據(jù)所求得的τ、Tm和Tm/τ的值，查下下表2。控制度控制規(guī)律T1.05PI0.03Tr0.53Kr0.88TrPID0.014Trr0.63Kr0.49Tr0.14Tr1.50PI0.14Tr0.42Kr0.99TrPID0.09Tr034Kr0.43Tr0.20Tr2.0PI0.22Tr0.36Kr1.05TrPID0.16Tr0.27Kr0.40Tr0.22Tr模擬控制器PI0.57Kr0.83TrPID0.70Kr0.50Tr0.13Tr臨界比例度法PI0.45Kr0.83TrPID0.60Kr0.50Tr0.125Trr表2擴(kuò)充臨臨界比比例度法整整計計算公式表表表3擴(kuò)充響響應(yīng)曲曲線整定計計算算公式表控制度控制規(guī)律T1.05PI0.1τ0.84Tmm//τ3.4τPID0.05τ1.15Tmm//τ2.0τ0.45τ1.2PI0.2τ0.78Tmm//τ3.6τPID0.16τ1.0Tm//ττ1.9τ0.55τ1.50PI0.5τ0.68Tmm//τ3.9τPID0.34τ0.85Tmm//τ1.62τ0.65τ2.0PI0.8τ0.57Tmm//τ4.2τPID0.6τ0.６Tm/ττ1.5τ0.82τ開始開始返回E(k-1)E(k)將P（K）轉(zhuǎn)化成漢字節(jié)整數(shù)計算P(k)=Pp(k)+P1(k)+PD(k)計算P0(k)=KD[E(k)-E(k-1)計算P1(k)=K1E(k)+P1(k-1)返回E(k-1)E(k)將P（K）轉(zhuǎn)化成漢字節(jié)整數(shù)計算P(k)=Pp(k)+P1(k)+PD(k)計算P0(k)=KD[E(k)-E(k-1)計算P1(k)=K1E(k)+P1(k-1)計算PP(k)=KPE(k)計算E(k)=R(k)-M(k)圖4-10PPIDD運(yùn)算流程圖圖5總結(jié)本設(shè)計是在經(jīng)過過兩兩個月的時時間間完成的，我我我們參考了了許許多的資料料，包包括網(wǎng)上的的，書書本上的，還還還有現(xiàn)場的的工工作技術(shù)人人員員，盡我們們的的所能，而而編編寫的一篇50余頁的報告告。整個設(shè)計報告共共分分為四章，其其其中前兩章章主主要講述了了本本設(shè)計的主主要要方案和國國內(nèi)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顮顩r況；第三章章講講述了鍋爐爐的的硬件設(shè)計計，第第四章主要要講講述了鍋爐爐的的所有軟件件設(shè)設(shè)計。作為鍋爐控制裝裝置置，其主要要任任務(wù)是保證證鍋鍋爐的安全全、穩(wěn)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)濟(jì)運(yùn)運(yùn)行，減輕輕操操作人員的的勞勞動強(qiáng)度。采采采用微計算算機(jī)機(jī)控制，能能對對鍋爐進(jìn)行行過過程的自動動檢檢測、自動動控控制等多項(xiàng)項(xiàng)功功能。全文主要采用用三沖量水水位位控制系統(tǒng)統(tǒng)，以以鍋爐水位位為為主控信號號，蒸蒸汽流量為為前前饋信號，給給給水量為控制制器的反饋饋信信號來控制制給給水量這樣就就實(shí)現(xiàn)了鍋鍋爐爐的控制，通通通過單片機(jī)機(jī)的的控制，使使鍋鍋爐汽包水水位位維持在正正常常的范圍內(nèi)內(nèi)，當(dāng)當(dāng)水位超過過上上限或下限限時時，能及時時報報警并采取取相相應(yīng)的措施施。鍋爐是人人類類供熱，取取暖暖的主要來來源源，它在我我們們?nèi)粘Ｉ罨钪兄袩o處不在在，但但是它的控控制制技術(shù)還很很薄薄弱，然而而，在在這科技日日益益發(fā)展的今今天天，我們相相信信有一天，鍋鍋鍋爐技術(shù)會會得得到突飛猛猛進(jìn)進(jìn)的發(fā)展。如如如在鍋爐控控制制系統(tǒng)中，真真真正體現(xiàn)無無人人操作，偌偌大大的一個廠廠房房，沒有一一個個工人，全全都都由計算機(jī)機(jī)控控制。更有有可可能在能源源方方面，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)燃燃料無污染染化化，從而使使大大氣的污染染減減少，成為為綠綠色鍋爐??！參考文獻(xiàn)[1]張亮明..工工業(yè)鍋爐微微機(jī)機(jī)控制.中國建筑工工業(yè)出版社.1990年[2]賀慶之著著..過程控制儀儀表及裝置.中國輕工業(yè)業(yè)出版社.1994年[3]朱斌興著著..變送器選用用與維護(hù).化學(xué)工業(yè)出出版社.2001年[4]馬棲秦、徐徐正中著.自動檢測技技術(shù).機(jī)械工業(yè)出出版社.2000年[5]陳煥審編編著著.溫度測量技技術(shù)及儀表.水利電力出出版社.1987年9月[6]]萬萬太富唐仙仙詠詠編著.可編程控制制器及應(yīng)用.重慶大學(xué)出出版社.1999年[7](德)林林..尤.懷特著.鍋爐手冊.科學(xué)出版社.2000年[8]侯志林著著..過程控制與與自動化儀儀表表.機(jī)械工業(yè)出出版社.1998年[9]馬西秦、許許楨中著.自動檢測技技術(shù).機(jī)械工業(yè)出出版社.2000年[100]]劉寶坤著.計算機(jī)過程程控制.機(jī)械工作出出版社.2000年[11]陳伯伯時時主編.電力拖動控控制系統(tǒng).中央廣播電電視大學(xué)出出版版社.19911[122]]郭敬歐﹑莊繼東﹑孔峰著.微機(jī)控制技技術(shù).重慶大學(xué)出出版社.1994年11[13]王學(xué)學(xué)慧慧主編.微型計算機(jī)機(jī)工業(yè)控制制技技術(shù).原子能出版版社.1987年[14]曹潤潤升升﹑黃禎地﹑周澤魁主編.過程控制儀儀表.浙江大學(xué)出出版社.19877[155]]中國電子學(xué)學(xué)會主編.傳感器與執(zhí)執(zhí)行器大全.電子工業(yè)出出版社.1984年[166]]朱炳生主編.變送器選用用與維護(hù).化學(xué)工業(yè)出出版社.1994年[177]]邵裕森主編.自動控制系系統(tǒng)—工業(yè)生產(chǎn)過過程自動控控制制系統(tǒng).中央廣播電電視大學(xué)出出版版社.1998年[188]]賴壽濤.微型計算機(jī)機(jī)控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出出版社.1999年致謝經(jīng)歷了兩個月的的畢畢業(yè)設(shè)計，在在在這短暫的的時時間里，它它不不僅僅使我我學(xué)學(xué)到了寶貴貴的的專業(yè)知識識，更更重要的是是它它使我學(xué)到到了了怎樣去獨(dú)獨(dú)立立思考問題題，解解決問題，大大大大提高了了我我自己的動動手手能力和操操作作能力，為為我我今后的工工作作奠定堅實(shí)實(shí)的的基礎(chǔ)。這次們設(shè)計的課課題題為——工業(yè)鍋爐水水位微機(jī)控控制制系統(tǒng)，它它不不僅是必須須完完成的課目目，其其真正的目的的是我對整整個個大學(xué)四年年的的學(xué)習(xí)情況況做做一個總結(jié)結(jié)，檢檢驗(yàn)學(xué)生的的專專業(yè)知識的的掌掌握程度?？煽煽梢哉f這絕絕對對是一個展展望望自我，實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)自我價值值的的好機(jī)會。在這次畢業(yè)設(shè)計計中中，我特別別感感謝我的指指導(dǎo)導(dǎo)老師杜老老師的耐耐心幫助和和各各位同學(xué)大大力力支持。在這次編寫設(shè)計計報報告中，由由于于時間的緊緊促促和編寫者者的的專業(yè)知識識的的有限，再再加加上我們?nèi)比鄙偕賹?shí)踐經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，對對使得所寫寫的的畢業(yè)論文文的的知識覆蓋蓋面面有很大的的局局限性，而而且且報告中難難免免有不妥之之處處，所以我我懇懇請各位指指導(dǎo)導(dǎo)老師能夠夠給給予批評指指正正。附錄1***********************************************主程序********************************************