新型預混真空鍋爐自動控制系統

摘要

鍋爐作為重要的動力和供暖設備，在經濟發展中的地位越來越突出。然而燃煤鍋爐的應用在過去占據了大部分份額，長期的運行經驗表明燃煤鍋爐具有控制復雜、燃燒效率低、人力資源浪費和環境污染嚴重等缺點。在倡導綠色發展的今天，燃煤鍋爐終將被其他的清潔能源所代替。本文主要針對燃氣預混真空鍋爐的應用進行工藝分析、控制系統設計。 

天然氣是一種清潔能源，幾乎零污染，同時燃氣鍋爐設備相對簡單便于實現智能化自動控制，易于提高鍋爐的燃燒效率。因此，首先分析了燃氣預混真空鍋爐的工藝過程和控制機理的實現方法，同時對燃氣預混真空鍋爐控制對象特性和任務進行分析，得出通過控制燃氣比例閥和鼓風機風量來調節鍋爐的出水溫度。 燃氣預混真空鍋爐是一個復雜的控制對象，具有非線性、大慣性和時滯性的特點，因此選擇合適的控制算法是一件非常重要的工作。工業現場中應用較多是線性 PID 算法，PID 算法具有原理清楚、結構簡單和穩態精度高等優點。 

最后，本文搭建了基于 STM32 燃燒控制器的硬件平臺，在 Altium Designer上完成了原理圖和 PCB 的工作，實現的功能主要有鍋爐狀態量和模擬量的采集、控制算法運算、PWM 調節燃氣比例閥和 DAC 輸出控制鼓風機、繼電器輸出、RS485 通訊電路、人機交互、實時時鐘、JATG 調試等。在硬件平臺的基礎上利用 KEIL 完成了軟件設計，同時進行了模塊化調試。

關鍵詞：燃氣預混真空鍋爐  PID自動控制系統  MATLAB  STM32單片機

目錄

摘要I

第一章 緒論4

1.1研究目的及意義4

1.2 鍋爐控制系統發展概述5

第二章 燃氣預混真空鍋爐工藝和控制任務分析7

2.1系統組成和控制運行機理7

2.2.1工藝原理分析7

2.2.2安全系統分析10

2.2燃氣鍋爐控制對象特性及任務12

2.3本章小結13

第三章 燃燒控制器軟硬件設計和調試14

3.1控制方案選擇14

3.2控制系統硬件設計14

3.2.1 主控制器及最小系統15

3.2.2 電源模塊設計17

3.2.3 實時時鐘模塊19

3.2.4 存儲電路設計20

3.2.5 人機接口模塊21

3.2.6 輸入調理電路設計21

3.2.7 輸出驅動電路設計21

3.3 控制系統軟件設計22

3.3.1 主程序軟件流程23

3.3.2 自動點火模塊24

3.4 系統調試24

3.5 本章小結27

第四章 總結與展望28

4.1全文總結28

4.2后期展望28

參考文獻29

致謝30