【毕业设计】小型锅炉测控系统设计开题报告1

本科生毕业设计开题报告题目小型锅炉防爆测控系统的设计姓名秦倩学号20110311110指导教师张攀峰班级信工111所在院系职业技术学院毕业设计（论文）开题报告表课题名称小型锅炉防爆测控系统的设计课题来源生产实际课题类型工程设计类指导教师张攀峰学生姓名秦倩学号20110311110专业电子信息工程课题的意义以及国内外发展状况课题意义锅炉是特种压力容器设备，是工业生产和居民生活广泛应用的供热装置。目前大多数锅炉仍处于能耗高，浪费大，对环境污染比较严重的生产状态，因此，利用单片机技术提高锅炉自动化水平，对节能环保诸方面意义重大。符合高新技术的发展潮流，是用低成本自动化技术武装传统设备的一项具有深远意义的工作。利用单片机技术对锅炉进行自动系统改造，锅炉的自动化水平和热量利用率大大提高，控制更加精确安全。由于生活锅炉、工厂小锅炉的炉壁耐压不高，当锅炉水位过低或者炉内气压过高时，如果报警失灵，很容易造成爆炸。本系统以单片机为核心，利用传感器分别对锅炉的水位、温度、气压等进行监测和显示。当各信号异常发生爆炸前，系统通过电磁阀、继电器等多种处理方式进行加水动作或者关闭加热电源，确保锅炉的安全；同时，为了提高系统的易用性和人性化功能，充分利用各种声、光进行提示报警。通过本次设计，培养学生利用所学知识解决实际问题的能力，掌握单片机系统的硬件设计与软件设计，从而使学生将学到的理论知识应用于实践中，为将来走向社会奠定良好的基础。国内外发展现状我国锅炉市场国际化竞争日趋激烈，目前为止，已争取得中国进口锅炉安全质量许可证书的境外企业已达173家，其中有美国，英国，日本，韩国，意大利，德国等。另外中国已建立了14家合资或独资企业，大多生产油气锅炉，如上海三浦、杭州富尔顿、安阳方正、三北拉法克、北京庆东等等。同时进口锅炉越来越多，占据了相当的市场份额。面对这种新的形势，对整个市场而言竞争会日益惨烈，企业压力会越来越大。为了适应我国工业锅炉以燃煤为主的特定条件，我国的工业锅炉企业应加大技术开发的力度，开发出低污染、高能效、安全可靠的燃煤锅炉。我国在洁净煤燃烧的研究和开发上已经取得了一些成果，如型煤燃烧锅炉、水煤浆锅炉和循环流化床锅炉等等的研究和开发，但是距产业化还有相当的距离，需要继续加大科研的投入，使这些先进的燃烧技术在工业锅炉行业尽快的商业化。企业重组改造。国外工业锅炉企业比较少，但整体技术水平高，规模也很大，生产实力雄厚，而我国的大多企业为中小型企业，规模小、实力薄弱，有的并不具备独立开发的能力，所以要加强对现有锅炉生产研究机构的改造建设，提供技术动力支持。在国内锅炉的研究领域中，工业锅炉大多采用PLC控制，PLC控制成本很高，而且控制和通讯能力，反应的灵敏性方面不如单片机。就目前现状单片机控制多采用8051单片机，该单片机往往需要扩展大量的外部存储器，并行I/O口等，导致在软件编程中问题复杂，提高了不稳定性，新型单片机的发展很快，各方面的功能与以前相比都得到了加强，因而采用新型单片机已是控制方面的一种趋势。我国是一个煤炭生产大国，长期以来我国实行以煤为主的能源政策。受到我国特殊燃料的影响，我国的工业锅炉的燃料以煤为主，工业锅炉每年消耗全国原煤产量的约三分之一。最近十几年来，由于受到国家环保政策的影响及我国大型的油气田的开发，我国的能源结构发生了一些变化。工业锅炉产品的结构也随之发生了变化，燃油燃气锅炉所占比例则由1991年的不足6增至2011年15以上；电热锅炉的开始出现，甚至，还有少量的然生物质的燃烧料得锅炉投入使用；而燃煤锅炉按容量所占比例开始降低，由于1991年的90降至2011的81。但我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”。而且，煤炭因其储量大和价格相对稳定，在本世纪前50年内，煤炭在我国一次能源构成中仍占有主导地位，因此，燃煤锅炉仍将是工业锅炉的主导产品。在过去的五十多年，我国工业锅炉的技术水平的发展取得了长足的进步。特别是最近发展起来的燃油燃气锅炉，由于一开始，锅炉的燃烧设备就是基本上时从外国进口，在锅炉控制方面也借鉴了国外的先进的技术，锅炉达到了全国自动控制。因此，燃油燃气锅炉与国外同类产品相比，差距不是很大。然而，燃煤锅炉方面，我们与国外还存在较大的差距。国外的燃烧设备大量采用精密浇铸件和金加工件，整个燃烧设备设计、制造的非常精密，几乎没有漏风。如在项目中，从南非公司引进的一台链条炉排头部位没有外罩的情况下运行完全没有漏风，上海四方锅炉厂引进的丹麦公司的链条炉排也是如此。本课题的研究内容、方法、手段及预期成果研究内容本系统是由信号采集装置，微控制单元，外围机电设备等组成，利用传感器采集锅炉的高低压、高低水位、及温度信号，将这些信号传送到核心控制单元单片机进行判断，以控制外围相应设备。1、硬件设计（1）传感器的确定选用相应的传感器对水位，温度，压力进行检测，并根据传感器特点设计相应的信号调理电路。（2）执行机构各参数通过单片机后，将信息传递给继电器，继电器对水泵，加热等进行执行控制，并根据信号的强弱设计相应的电路调理信号。（3）键盘设置键盘直接与单片机接口相连，通过人工操作对参数、原始上下限的进行设置。（4）显示系统显示水位、温度、压力的检测参数，查看各参数的设定标准。（5）报警系统为了使现场能够及时的监视锅炉的生产情况，系统采用了软件报警程序，即将被测参数与规定的上下值进行比较，根据比较结果进行处理。要求各系统参数全部正常时，绿灯亮，若某一个参数不正常，将发出声光报警。本设计有两种报警模式，一种是报警蜂鸣一定时间后自动停止，用于工作状态时出现的不正常报警状态，此时锅炉处于自动调节范围，经自动调节可恢复正常工作。一种是闪光紧急报警，需操作人员手动消音，用于锅炉处于紧急状况，必须操作人员紧急处理的状况。（6）为了防止程序死循环，采用时间监控器利用计时器靠系统时钟计数，当计数器满时，将由计数器产生复位信号，强迫系统复位，使系统从新执行程序，在正常情况下，每隔一段时间，程序计数器清零。如果程序陷入死循环，计数器记满而生产溢出信号，是系统故障，程序重新开启。2、软件设计研究方法和手段1、硬件电路2、软件程序单片机MCS51A/D转换温度传感器压力传感器水位器显示电路报警电路继电器加热加水键盘开始程序初始化设置参数传感器采集信号是否超限正常工作结束声光报警启用相关执行机构是否期望成果完成硬件电路设计，编辑相应的软件，用PROTEUS进行仿真。任务完成的阶段安排及时间安排周次设计（论文）任务及要求13下达设计任务、查找相关论文10篇以上、毕业实习4编写开题报告，进行答辩59硬件电路设计1012软件设计1314总体完善15编写设计说明书，进行预答辩16准备答辩参考文献1何立民编著单片机应用系统设计M北京北京航空航天大学出版社19982胡汉才编著单片机原理及其接口技术M北京清华大学出版社19963张毅刚，彭喜源，谭晓均编著MCS51单片机原理应用设计M哈尔滨哈尔滨工业大学出版社19774李朝青单片机原理及其接口技术M北京北京航空航天大学出版社19985楼然苗51系列单片机设计实例M北京北京航天航空出版社200336MOONUCLEEKYTEMPERATURECONTROLOFGLASSMELTINGFURNACEWITHFUZZYLOGICANDCONVENTIONALPICONTROLAPROCEEDINGSOFTHEAMERICANCONTROLCONFERENCE4JUN28JUN302000CPISCATAWAVNJIEEE2000272027247刘波，王怀瑞，王娜LED显示译码驱动电路技术研究J河北省科学院学报，2006,23（2）5254