內蒙古工業大學科研訓練報告書 （項目申請書）項 目 名 稱： 電熱水鍋爐控制器的設計 申 請 者： 董子昊 指 導 教 師： 張健欣、齊詠生、王林、趙永艷 電 子 信 箱： 641069042 內蒙古工業大學 二一三 年 制一、基本情況1項目情況項目名稱電熱水鍋爐控制器項目來源 自主立題 教師指導選題起止時間自2013 年 1 月 至 2013 年 6 月2申請者情況姓名董子昊性別男年齡22民族漢學院電力學院年級09級專業自動化（電）3指導教師情況姓名張健欣職稱副教授/博士專業自動化E-mail學院電力學院電字二、立題依據1研究意義電熱鍋爐不僅在工業領域用途廣泛，還在我們的日常生活中發揮著不可或缺的作用，研究電熱水鍋爐的參數控制，比如水溫控制、水溫控制和水壓檢測等，有利于我們更安全地使用電熱鍋爐，同時方便我們的生活。在學習研究方面，通過對電熱水鍋爐控制器的設計，我們可以更好地掌握鍋爐的一些基本知識、水溫水位控制的一些算法和控制理論（包括最優控制理論）等，為以后進入社會研究領域打下堅實的知識功底。2.國內外研究現狀國外研究狀況：對于鍋爐的自動化 主要從上世紀早些年代就開始了，上世紀五十年代，對于一些發達國家開始進一步研究鍋爐的控制系統，到了上世紀六十年代的時候，在鍋爐控制中開始使用電動的單元組合儀表，主要型號是DDZ-和DDZ-這兩種用于檢測和報警。到了上世紀七十年代的時候，計算機開始用于鍋爐的控制之中。隨著科學技術的發展，一些先進的技術已經達到鍋爐控制的要求，并在模糊控制和神經網絡控制以及預測控制等作了深入的研究。到了八九十年代的時候，可編程控制器用到鍋爐的自動控制中，使得鍋爐穩定運行并安全可靠。一些發達國家，能源主要是煤石油和天然氣，它們占據著主要的能源地位。為了節約能源，變頻技術在鍋爐控制中得到了廣泛的應用。目前，鍋爐的控制已經基本實現了計算機的自動化控制，在控制方法中我們經常采用現代控制理論中的專家控制和神經網絡控制以及模糊控制的方法，因此鍋爐的熱效率很高，鍋爐運行比較平穩，而且減少了對環境的污染。國外研究現狀：我國的熱水鍋爐發展大致可分為三個階段：第一階段，從五十年代到六十年代，主要是鍋爐的轉變階段，從蒸汽鍋爐的階段轉變為熱水鍋爐的發展階段，這樣，不僅節約了能源，還使鍋爐的供暖比較穩定。第二階段，從六十年代到七十年代，主要是在制造和設計鍋爐的控制階段，這段時間主要是改裝階段。第三階段，從七十年代到現在，鍋爐的發展主要是產品化，向著大容量/自動化的方向發展，我國有了自己的熱水鍋爐產品。我國的供暖鍋爐有多種，為節約能源，變頻技術在我國的應用領域越來越廣，在鍋爐的控制方面也有應用，但主要還是以人工控制為主。盡管對鍋爐控制研究和推廣已經取得了很大的進步，但仍存在著一些問題，比如控制閥門的控制精度比較低，控制方案不夠合理等。我國自八十年代初發展起來的鍋爐控制還局限于報表打印和儀表顯示等功能，可靠性不是很高。3.研究目的通過采用單片機設計，改進市場上雙金屬片控溫的電熱鍋爐，使其控制便捷，使用安全，價格低廉，同時實現多功能智能控制（比如水溫控制和水位控制），更加滿足人們的需求和工廠運行的需要。4.主要參考文獻1 曹新鳳.模擬預測控制在鍋爐供暖系統中的應用研究D.蘭州理工大學，20112 王華.智能型電熱鍋爐控制器的設計J.商丘職業技術學院，20103 王樹東.基于單片機的學習型專家系統水位控制器J.蘭州理工大學，20094 閻煥忠.電熱水鍋爐的溫度模糊控制器設計J. 沈陽建筑工程學院自控系,20015 陳大林.一種鍋爐水溫智能控制器的設計J.東南大學，20056 張國俊.使用單片機對熱水鍋爐的控制J.浙江工業大學，2005三、研究方案1研究內容與方法在本系統的設計中，可以通過外接的液位傳感器將水位信號轉換為標準電信號，經信號采集系統輸入到CPU處理器進行處理。經CPU的處理后來判斷是否令水泵工作，同時有水位指示電路可得知此時鍋爐內的水位。溫度、壓力控制系統是通過采用溫度傳感器和壓力傳感器位于鍋爐內不同的位置來監測水溫、水壓，并將所采集到的水溫信號和壓力信號輸入到CPU處理器進行處理從而使用戶可通過CPU的外部按鍵設置鍋爐內的水溫，使水溫值滿足用戶的需求。 可使用模糊控制和PID增量式控制算法對水溫進行控制，用兩點開關控制對水位進行控制。2研究目標和創新實現電熱水鍋爐控制器多功能控制，比如可同時實現水溫、水位、水壓的檢測和控制，使整個控制過程更加安全和高效，更好的滿足用戶的需求。在進行水溫、水位和水壓控制的同時，可采用Bang-Bang準時間最優控制的算法使控制過程在最短的時間內達到設置點，達到快捷高效控制的目的。對于硬件方面，控制器外部可以增設警報裝置和定時加熱裝置等。3預期結果和形式用戶可以根據自己