基于單片機的鍋爐控制系統

摘 要：本文綜合運用單片微型計算機技術與嵌入式自動化程序控制編程技術和語音合成技術，能獨立完成對工業現場的中小型鍋爐的直接控制，能用漢語語音提示及報警;能接收工業現場的傳感器信號，輸出控制工業常規物理量，可根據用戶的工業現場需要，自行擦寫、刪改自動化控制程序和語音合成程序，達到對工業現場中小型鍋爐的直接控制。

關鍵詞：單片機;語音合成;鍋爐自動控制

Abstract：This topic synthesizes to make use of single slice microcomputer technique and the speech synthesis technique with the embedded automation procedure control，can independent completion direct control of the small scaled boiler on the industry spot，can hint and report to the a1arm with the Chinese language speech。 It can wipe to write、revise the automation procedure programmer and the speech synthesis procedure programmer by ourselves， according to the demand of the industrial spot，attain to controls directly the industry small-medium boiler。

Keywords：SCM;Speech synthesis technique;Automatic boiler control

1. 前言

　　目前大多數工業鍋爐仍處于能耗高、浪費大、環境污染嚴重的生產狀態。所以開發研制自動化程度高、節能潛力大、提高安全系數、減輕環境污染、減輕勞動強度、價格低的新型測控裝置意義重大。

　　單片機是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入、輸出等部件。單片機自問世以來，性能不斷提高和完善，體積小、速度快、功耗低的特點使它的應用領域日益廣泛.工業控制系統的工作環境惡劣，干擾強.故要求控制系統的工作穩定、抗千擾能力強[1]。單片機能滿足這些要求，因此單片機在控制領域得到了廣泛的應用。使用單片控制鍋爐是很好的選擇[2]。

2. 系統硬件設計

　　2.1系統總體設計

　　如圖2-1所示，鍋爐上裝有溫度、壓力、液位傳感器，這些反映鍋爐運行狀態的信號送到儀表層;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置上限和下限，如果傳感器送來的信號高于我們設定的上限或低于我們設定的下限，儀表內部的繼電器開關就會合上，代表上限或下限的輸出信號就會輸出高電平，這些信號作為系統主控板的開關量信號輸入：系統主控板的輸出控制信號經過繼電器后和系統執行機構相連，繼電器是一種可以以小電流驅動大電流的物理元件，我們系統輸出的信號電壓比較低，不能直接驅動大功率用電器[3-4]。因此中間要接繼電器;主控板的另一輸出接系統顯示板，這樣鍋爐運行的狀況就可以直觀的顯示給用戶。

　　2.2主控板電路設計

　　如圖2-2所示，系統中的報警信號進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誤動作，而后接到74LS244上，74LS244是一個八同向的三態緩沖器，通過74LS244接到80C31上;存儲器通過74LS373和80C31相連;80C31通過語音芯片UM5l00輸出語音報警信號;80C31經過74LS373后輸出顯示信號;80C31經過74LS273后接到光電隔離器上，又經過三極管后輸出控制執行信號。

3. 軟件設計

　　本控制系統軟件主要由主程序、中斷服務程序、各種故障處理及報警子程序和延時子程序等組成。主程序主要是完成系統初始化、中斷設置、手動與自動切換等功能;中斷程序主要是完成判斷極限信號，然后轉到相應的處理程序;檢測模塊主要是完成信號的輸入并判斷轉到中斷程序或檢測模塊;語音模塊主要是完成語音提示及報警的工作[5]。

　　系統開始后進行初始化，然后系統會語音提示鍋爐已經打開;系統開始檢測信號，如果信號沒有越過設定的界限，那么系統會繼續檢測，否則系統會進入中斷處理程序;在中斷處理程序中，將會先判斷是否有液位極限低信號輸入和壓力極限高信號輸入，如果有則語音報警并停止鍋爐的自動運行改為手動操作，否則向下檢測液位、溫度、壓力是否高于上限或低于下限;如果有溫度、壓力高信號輸入就停止鼓風機并延時15s后中斷返回繼續檢測，否則向下檢測;如果有溫度、壓力低信號輸入就開鼓風機和爐排并延時30s后中斷返回繼續檢測，沒有就向下檢測;如果有液位高信號輸入就停止水泵并延時10s后中斷返回繼續檢測，否則向下檢測;如果有液位低信號輸入就開水泵并延時15s后中斷返回繼續檢測。

4. 結束語

　　本系統的節煤效率達10%以上;鍋爐的控制實現自動化，人的勞動強度就大大降低;鍋爐能夠安全的運行，減少事故的發生，保障人身安全;可以實現語音報警，直觀的反映鍋爐的運行狀態。能將鍋爐的傳感器信號通過儀表變為上下限信號到控制板;控制板接到信號后將按我們寫在EPROM中的程序執行，是極限信號馬上停下自動控制改為手動控制，不是則判斷是哪個越界信號，輸出控制信號，輸出語音報警及顯示返回程序繼續檢測，這樣鍋爐就能按我們的要求運作了。

參考文獻

　　[1] 賴壽宏主編.微型計算機控制技術.北京:機械工業出版社,2004

　　[2] 張良儀等編著.工業鍋爐微機控制.上海:上海交通大學出版社,1999

　　[3] 高文煥等編著.模擬電路的分析與設計.北京:清華大學出版社,2002

　　[4] 方建淳編著.語音合成技術與單片微機綜合系統.北京:北京航空航天大學出版社,1994

　　[5] 余發山主編.單片機原理及應用技術.徐州:中國礦業大學出版社,2003