基于PLC的采暖炉系统的自动控制.pdf

w. yuelu Lu.con
基于PLC的采暖炉系统的自动控制
Autocontrol of heating boiler system based on PLC technology
武冬梅
WU Dong-mei
(內蒙古建筑职业技术学院市政与路桥学院,呼和浩特010070)
摘要:本文以单片机STC89c52RC、DS1302时钟芯片、DS18B20温度传感器构成。选取炉出口温度
位主被控参数,选取妒瞠温度为副被控参数,把炉出口温度调节器的输出作为炉瞠温度调节器
的给定值。控制部分采用PD算法,经过PD运算产生的控制信号是数字信号,将其送入D/A转
换,最终实现对炉温的高精度控制。
关键词:PLC;采暖炉;控制
中分类号
文献标识码:A
文童编号:1009-0134(2012)10(上)-0148-03
Doi:10.3969/j.lsn.1009-0134.2012.10(上).47
0引言
く藩热
在中国,采用锅炉取暖主要以煤为燃料,不
热电联产
热力管网
传统采暧
仅是锅炉取暖,我国能源的供应也是以煤为主。
锅炉房
锅炉
燃气代替燃煤采嗳是改善北方地区冬季环境质量
家用炉灶
的重要措施。我国北方城市多年来一直采用集中
普通电暖器
电暖器
采暖用户
供热方式,国内外的运行情况说明,这种供热方
电炉?
相变能
电暖器
式技术上成熟,也是比较经济的。但近年来随
电锅炉
电动采暖
着经济的发展和体制的改革,使集中供热面临着
苦热
?大型热泵
热力管网
一些社会矛盾,主要是包烧费收缴困难及因此带
热泵
家用热張
来的供热质量得不到保证。因此,家庭燃气采暖
方式越来越受到家庭用户的青睐而得到发展。
图1各种形式的采暖供热系统
在锅炉汽包燃烧系巯中安全是首要指标,在温度为主被控参数,炉膛温度为副被控参数。温
安全体现中温度是核心因素,温度过高或者过低度信号可输入温度信号采集电路,进入到计算机
都不利于锅炉汽包燃烧系统的正常运行。温度过控制系统,其系统内部设置有AD和D/A转换器。
高则会引起管壁结垢从而传热量效率变低,过低系统采用温度串联控制结构以及在材料上采用了
则会影响部分水冷壁的水循环,严重时还会引起高精度的铂电阻传感器进行温度测量与控制,且
爆炸,所以在锅炉运行中,保证温度在正常范固以单片机作为核心进行温度控制,在软件控制中
是非常重要的。
采用通用PID算法,由PID运算进行数字信号和
1系统逻辑设计
模拟信号的转换。最有通过模型信号进行可控硅
控制,最终实现对炉温的高精度控制?
1.1采暖系统逻辑结构设计
温度控制部分采用数字式温度传感器DSI8B20,
如图1中主要加热系统主要有:电曖器、电
它能够将温度直接转换成数字信号,可以通过
锅炉、大型热泵、家用热泵。
1.2温度控制系统
温度信号采集电路
继电器控制
与加热电路
系统结构如图2所示。温度采集器中炉出口
算机控倒
温度调节器输出的温度值传给炉膛温度调节器,
电器制
与降沮电路
炉膛温度调节器把把该输入值作为把本省调节器
温度设定值值均,同时在这个系统架构中炉出口
图2温度控制系统逻辑框图
收稿日期:2012-08-19
作者简介:武冬梅(1964-),女,辽宁人,高级工程师,研究方向为采暖、通风和空调。
148】第34卷第10期2012-10(上)
w. yuelu Lu.con
?业自心
根数据线与单片机进行通信,而且它不需要外部强劲。直接进行数字温度信号输出与CRC校验码。
元件,在-10℃-85℃范围内可以精确到+0.5℃。
5)负压特性;电源极性接反时,芯片不会因
完全满足设计要求。这样设计就可以不使用AD发热而烧毁,但不能正常工作
转换器,从而使系统的精度得以提高,也能够大
DS18B20中的VDD引脚可以解决电源电流不
大节省单片机得系統资源,所以我又加了DS1302足的向题,可以保证设备的转换精度,但需要注
时钟模块电路,使时间能够实时显示
意的是在这种模式下GND引脚不能为空,负责会
2系统硬件设计
影响到设备的转換。
在温度数据采集过程中,设备间数据传输分
2.1总体电路框图
为并行传输和串行传输,在本系统设计中主要采
本设计以STC8C52RC单片机为主控核心设用并行数据传输,以字或字节为单位,这样可以
计的一个温度控制系统,低温时可控制加热设备,保证数据传输的速度。
高温时控制风扇,超出设定最高温度值时蜂鸣器
发出声响报警。
3系统软件设计
STC89C52RC单片机为40引脚双列直插芯片,3.1总体软件框图
有四个I/O口PO,P1,P2,P3,MCS-51单片机共有4
总体软件框图如图3所示。
个8位的I/O口(PO、P1、P2、P3),每一条I/O
线都能独立地作输出或输入。
开始
2.2温度采集设计
初始化
DS18B20在恶劣环境中具有抗干扰性的特点,
读日期、时间、温度
其主要原因是支持一线总线,该技术比较适合在
写日期、时间、温度
恶劣的环境温度測量?它具有体积小等特点,在
微小体积重集成了各类型传感器和各种转换电路。
显示子程序
同时DS18B20的测量温度范围为-55℃~+125℃,
模式控制子程序
在-10℃+85℃范围内,精度为士0.5℃,9~12位
分辨率设置,精度为±0.5℃。以及报警温度值设
日期、时间修改子程序
置固化入 EEPRON。
查看温魔记素序
DS18B20的主要特点:
显示结果
1)电源:电源接入方式以及电源范围更灵活
与宽,支持数据线电源供电。
返回
2)微处理器与DS18B20通信通信更加方便
图3总体软件框图
支持通过单线链接实现双向通信的功能;
3)组网方式更加灵活:支持多点组网,可以3.2温度数据采集
实现对点监控与测温度。在网络结构上只需要采
单片机控制DS18B20完成温度转换需要进
用多个设备并联在三线上即可。
行三个操作,第一个是复位操作,然后是发出
4)高度集成:DS18B20体积小,但其内部已ROM指令,最后进行RAM指令。当设备发出
经集成了各类型的传感器和转换器。在于外界链60~240微秒低脉冲后表示复位成功。
接时候,不在需要单独加入其它转换器设备。
3.3PID控制程序设计
在温度控制范围以及可编程分别率范围更宽,
PID控制技术是在模拟量闭环控制工业领域中
可以满足高精度测温的要求。
是最历史悠久,最成熟的技术。其内容包含:P(比
在可编程分别率中9位分别率和12位分别率例控制)、(在积分控制)、D(微分控制)。
在温度转换为数字速率可以达到93.75ms和75ms
1)比例控制(P):其具有能快速反应的特点,
就可以实现温度值转换为数字。
虽误差不能消除,但可以减少到