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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。
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)
圖2-1 鍋爐控制系統(tǒng)圖
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)。
圖2-2 系統(tǒng)主控板圖
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)。
圖3-1系統(tǒng)程序流程圖
Fig.3-1 Process flow chart of the System
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
