智能炉膛温度控制系统

易鹏+张绍峰

摘 要：本文主要是以炉膛温度为研究对象，用温度传感器测量炉膛内温度，把测量数据反馈到AT89C51单片机中与预先设好的温度值进行比较，判断差值，单片机输出相应的脉冲数来改变步进电动机的速度，已达到改变给炉膛的进氧量，从而控制炉膛内燃料的燃烧使炉膛内的温度在设定值范围内上下波动。

关键词：智能；炉膛；控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.150

1 概述

煤炭以便宜丰富的有点占据着能源市场大部分比例，在各大火力发电厂中各种大型锅炉都趋于智能化的同时，小型炉膛的发展仍然是手动方式，需要人力实时监测远远达不到高效率利用，费时费力的同时也浪费的很多煤炭，对于这种现象，本文设计了一款可以自动送风系统炉膛，在设定好理想温度情况下对炉膛自动送风，在增加燃料充分燃烧的同时也减少风机对电能的消耗，并智能提醒人工加煤。系统设计主要是對炉膛的辅助设备（风机）进行升级，在辅助设备（风机）上加入智能芯片使风机给炉膛智能的送风可以很简单的给炉膛升级。系统采用AT89C51单片机，SMC1602A LCD液晶屏，DS18B20温度传感器，步进电机。首先系统通过按键加减解决要设定理想温度值，在LCD屏上显示理想温度，以便观察。然后是通过传感器测量炉膛内温度，通过程序转换显示在LCD屏上。在单片机内比较实际测量温度，当设定温度减实际测量温度的值大于50度时，风机采用四级风速（最大风速）；当设定温度减实际测量温度的值大于30度小于50度时，风机采用三级风速；当设定温度减实际测量温度的值大于10度小于30度时，风机采用二级风速；当设定温度减实际测量温度的值小于10度时，风机采用一级风速（最小风速）。

2 系统硬件设计

本系统主要由AT89C51单片机、SMC1602A LCD液晶屏、步进电机、蜂鸣器、按钮等元器件组成，它们的连接方式如图1所示：

2.1 AT89C51系统模块

系统主控模块主要有12MHz的晶振、两个30pF的瓷片电容、一个100Ω的电阻、一个1μF的电容、一个按键。

2.2 系统温度传感器模块

采用达拉斯公司的DS18B20智能型数字温度传感器，对比热敏电阻，只需一条线就能直接读出被测温度，并根据实际需求规划的读数可以达到9-12位数字的比较值。DS18B20主要由斜率累加器、温度系数振荡器、减法计数器、温度寄存器的部分组成。

2.3 SMC1602A LCD液晶屏显示模块

SMC1602A可以显示两行字符，每行16个字符，显示容量为16╳2个字符。带有背光源，采用时分割驱动的形式，并行接口，可与单片机I/O口直接相连。在这里LCD液晶显示模块主要显示设定温度和测量温度。

2.4 按键模块

按键模块主要由两个按钮组成分别是S1、S2其连接方式如图1所示。

2.5 步进电机模块

步进电机模块主要由上拉排阻RESPACK—7、反相器74LS04、步进电机驱动芯片ULN2003A和步进电机MOTOR-STEPPER元件组成。

2.6 提醒模块

提醒模块主要是由一个蜂鸣器、15r的电阻、1k的电阻、5.5k的电阻和一个三级管组成。

3 系统软件设计

3.1 系统流程图

3.2 系统子功能设计

（1）SMC1602A LCD液晶屏显示程序功能设计。此部分功能设计主要包括延时1ms程序，写指令程序，写数据程序，显示程序，初始化显示程序。（2）DS18B20温度传感器程序功能的设计。此部分功能设计主要包括延时程序，ds18b20复位程序，读数据程序，写数据程序，读取温度值并转换程序，温度显示程序。（3）按键计数程序功能的设计。此部分功能设计主要包括按键计数程序，计数显示程序。（4）报警程序功能的设计。此部分功能设计主要包括报警条件程序，蜂鸣器发声程序

3.3 电机驱动程序功能的设计

此部分功能设计主要包括电机延时程序，电机初始化程序，电机风速确定程序。

通过系统的智能设计极大地改善了电能损耗，节约了人力成本，使炉膛燃烧充分。

参考文献：

[1]王桂斌，刘浩.锅炉控制系统的设计[J].煤炭现代化，2005（05）.

[2]阿雷尼，韦伯斯特著.张伦译.传感器和信号调节[M]北京清华大学出版社，2003.

[3]中国电力企业联合会科技服务中心，华中科技大学能源与动力工程学院锅炉机组节能[M]北京中国电力出版社，2008.

作者简介：易鹏（1971-），男，安徽蚌埠人，硕士研究生 ，工程师，研究方向：电力电子与电力传动。