燃煤锅炉主蒸汽压力控制系统的算法研究及软件设计

目   录

摘  要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章 绪 论 1

1.1 锅炉控制系统发展概述和国内外研究现状 1

1.2 设计的主要内容和总体思路 3

1.3 本课题的研究意义 4

第2章 燃煤锅炉的工艺流程与参数 6

2.1 锅炉的工艺流程 6

2.2 锅炉的参数 7

2.2.1 蒸发量 7

2.2.2 温度 7

2.2.3 压力 8

第3章 锅炉控制系统 9

3.1 锅炉系统被控对象简图及说明 9

3.2 锅炉各控制系统介绍 9

3.2.1 锅炉汽包水位的控制 10

3.2.2 锅炉燃烧系统的控制 10

3.2.3 锅炉蒸汽温度的控制 11

3.3 锅炉主蒸汽压力控制系统设计 11

3.3.1 锅炉主蒸汽压力控制系统介绍 11

3.3.2 蒸汽压力控制系统方框图 13

第4章 系统硬件设计 14

4.1 系统计算机方框图 14

4.2 微型计算机的选择 14

4.3 硬件接口电路 16

4.3.1 压力的检测与变送 16

4.3.2 A/D转换器及其与单片机的接口 17

4.3.3 键盘、显示与打印电路 18

4.3.4 步进电机控制电路 19

第5章 锅炉压力控制算法的研究 22

5.1 控制理论概述 22

5.1.1 经典控制理论 22

5.1.2 现代控制理论 24

5.1.3 智能控制理论 27

5.2 主蒸汽压力控制算法 29

第6章 软件设计与流程图 31

6.1 软件的设计 31

6.1.1 软件的分类 31

6.1.2 程序设计的步骤 31

6.2 程序流程图及简介 32

6.2.1 主程序 32

6.2.2 中断服务程序 32

6.2.3 步进电机控制程序 34

6.2.4 T1中断服务程序 34

6.2.5 采样程序 34

6.2.6 数字滤波程序 35

6.2.7 PID算法程序 36

6.2.8 带符号乘法程序 37

6.2.9 键盘扫描程序 38

第7章 系统仿真 40

7.1 计算机仿真的介绍 40

7.1.1 计算机仿真的基本概念 40

7.1.2 计算机仿真系统设计的过程 40

7.2 控制系统仿真研究 40

7.2.1 控制系统仿真的基本原理 41

7.2.2 控制系统仿真的特点 41

7.3 本系统的仿真 42

参考文献 44

结束语 45

致谢 47

附录 48

燃煤锅炉主蒸汽压力控制系统的算法研究及软件设计

摘 要: 锅炉控制系统是现代自动控制技术应用的一个重要的领域。许多年来，人们在这方面的研究从未间断，实现了从传统的自动控制技术到今天的智能控制技术。

在锅炉众多的参数当中，蒸汽压力是保证锅炉安全运行、锅炉与负荷之间能量平衡的重要监测参数。本设计我将在燃煤锅炉工艺流程的基础上，以单片机80C51为硬件核心，应用PID控制算法对锅炉的蒸汽压力进行实时的调节，使主蒸汽压力值在系统允许范围内尽量接近设定的最佳值。

以PID作为控制算法的调节器结构简单，使用方便、适应性强，而且其应用时期较长，控制工程师们积累了大量的PID控制器参数的调节经验。在设计的后期，我还利用MATLAB软件，对设计系统进行了仿真分析，并进行了变参数比较。通过仿真分析和变参数实时控制结果表明所设计的系统有不错的效果。

关键词：锅炉；主蒸汽压力；PID控制；单片机；系统仿真