1、摘 要在我国工矿企业中，许多中小型锅炉的自动化程度较低，造成锅炉热效率低下及环境污染。利用单片机对工业锅炉进行检测，可大幅度提高对工业锅炉安全运行状态的检测和处理能力，提高效率，节能环保，同时也保证了锅炉工作的可靠性。本文以一台中/小型工业蒸汽锅炉为背景，以AT89C51单片机为核心，设计了一套工业锅炉安全检测系统，实现了对该蒸汽锅炉的温度、压力数字化测量与实时显示及进水状况的自动启停，若蒸汽锅炉的正常工作状况有异，则发出声、光报警信号并切断燃油（气）的供给。本设计的硬件部分由AT89C51单片机、ADC0809A/D转换器、PT100铂电阻、NS-17型压力变送器、PY210液位传感器、键盘
2、及LED数码管显示器组成。设计的软件部分采用C语言与模块化结构的结合进行编程，由主程序，水温、蒸汽压力、水位、键盘输入与显示输出子程序组成。其工作原理是ADC0809A/D转换器将传感器传来的模拟信号转化为电压数字信号，传送给 AT89C51单片机进行数据处理，数据处理的结果由LED显示器显示和蜂鸣报警进行提示。蜂鸣报警时，用键盘输入，进行报警停止。最后，本文利用Proteus仿真软件对本设计进行硬/软件仿真实验，实验结果验证了本设计的合理性和有效性。关键词：AT89C51单片机； PT100铂电阻；ProteusAbstractIn our country, there is a circu
3、mstance where loads of the small and medium-sized industrial boilers cannot satisfy such a strong automaticity, this phenomenon causes a negative boilers thermal efficiency and at the meantime a serious environmental pollution. However, testing the industrial boiler by using the single chip can enha
4、nce digital information and processing capacity rapidly, at the same time, its high performance cannot only help with energy conservation and environment protection, but also can save human resources.This essays design is security detection system for industrial boilers, which is built under a backg
5、round of industrial boiler and AT89C51 single chip as a core to achieve several functions, for example, to digitally measure and real-time display the temperature and the pressure, the automatically start and stop function for water flow situation of the boiler, so if there is any unusual situation
6、happened during the running time, it must give an alarm by sound and light then cut off the supply of fuel oil (gas). The hardware part consists of AT89C51 Single Chips, ADC0809A/D Switch, PT100 Platinum Resistor, NS-17 Pressure Transmitter, PY 210 Liquid Level Sensor, Keyboard and LED Digital Tube
7、Display, For the software part, it uses the modularization structure to program, consisting of the main program, water temperature, steam pressure, water level, keyboard input and the subprogram of the display output. Its operating principle would be: ADC0809A/D Switch transforms the analog signal f
8、rom Sensor into voltage digital signals, then transmits the signals to AT89C51 Single Chip to proceed the data processing and after that the results from data processing will be displayed by LED and prompted by buzzing alarm. When the alarm buzzing, using keyboard input to stop the alarm. At last, t
9、o do the simulation experiment for this design by using Proteus simulation software and the experiment result has verified that this design is reasonable and valid.Keywords: AT89C51 Single Chip, PT100 Platinum resistor, Proteus 目 录1 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 工业锅炉安全检测系统发展11.3 工业锅炉检测系统概述22 设计任务与要求32.1 设计目标
10、32.2 技术要求33 总体方案设计43.1 系统方案设计构思43.2 系统方案设计工作原理54 系统硬件设计64.1 工业立式蒸汽锅炉64.2 单片机74.2.1 单片机介绍84.2.2 单片机的接口设计124.3 水温检测电路124.4 压力检测电路144.5 水位检测电路154.5.1 PY210液位传感器164.5.2 继电器控制174.6 A/D转换器184.7 键盘及显示接口204.7.1 显示接口204.7.2 键盘224.8 自动声光报警234.9 系统硬件设计结果255 系统软件设计265.1 软件系统主程序设计265.2 水温子程序设计275.3 蒸汽压力子程序设计285.
11、4 水位子程序设计295.5 键盘输入子程序设计305.6 显示输出子程序设计315.7 外部中断子程序设计326 仿真结果与调试336.1 Proteus仿真软件介绍336.2 仿真结果367 结论37参考文献38附录39程序源代码39翻译部分45英文原文45中文翻译53致 谢591 绪论1.1 课题研究背景及意义工业锅炉是工业生产和集中供热过程中重要的动力设备，工业锅炉数量众多，能耗也比较大,提高其生产效率不仅具有可观的经济效益,还有重要的环保意义，但是我国目前运行的大多数锅炉系统控制水平不高,操作工人水平参差不齐,经常是凭感觉和经验去操作,易使锅炉处在能耗高、环境污染严重的工作状态。据有
12、关资料显示,世界85%的人口正陆续进入工业化阶段,全球性的人口、资源、环境矛盾尖锐,使我国的现代化面临严峻的挑战,即使国际市场能够弥补中国资源的不足,生态和环境破坏的沉重代价也难以承受。工业锅炉生产效率会受到诸多因素的影响，炉体本身的生产状况是影响锅炉产热效率的重要因素,但是国内很多供热单位的锅炉炉龄较长，生产状况远低于设计标准,要彻底的更新换代,需要很大的投资,这是大多数的供热单位不能承受的,也不符合我国现在的基本国情，然而锅炉设备是一个复杂的控制对象,作为一个长期运行的设备,其控制系统的优劣也是影响锅炉生产效率的重要因素。应用计算机技术对锅炉生产过程的相关环节进行自动化控制,能够有效地提高
13、锅炉运行可靠性和生产效率。从20世纪80年代之后，我国的经济情况发生了日新月异的变化，锅炉行业尤为突出，全国锅炉制造企业大幅度增加，并且形成了自主独立开发、研制一代又一代新产品的能力，产品的技术性能已与发达国家水平相当。锅炉行业是经济发展的道路上不可或缺的产品、值得我们进行深度研究。1.2 工业锅炉安全检测系统发展随着高性能产品的普及应用和产品质量的不断提高，未来工业锅炉市场的发展，除受我国国民经济的发展速度和投资规模等因素的影响之外，更加会受到到能源政策和节能、环保要求的制约。未来小容量燃煤锅炉在大中城市的比重还将会显著下降，采用清洁燃烧技术的锅炉，例如循环流化床锅炉等将会得到较快的发展，燃
14、用生活垃圾和生活杂等物质的锅炉市场潜力较大，燃气锅炉还将会有长久的发展空间，随着电力工业改革和发展，蓄热式电热锅炉系统在市场将会进一步拓宽。因此采用清洁燃料，采用洁净燃烧技术的工业锅炉，将高效、节能、低污染融为一体，将是工业锅炉产品长久发展的趋势。随着工业锅炉的大型化，其检测控制系统也将越来越复杂化。同时对工业锅炉工作人员的要求也将越来越高。工作人员除需要熟悉锅炉操作规程外，还需要练就快速处理运行当中出现的各种故障的能力。我国工业锅炉安全、环保和节能综合监管体制已经初步确立，在此体制之下，工业锅炉的技术创新及节能装置研制势在必行，全面推进我国工业锅炉节能减排事业快速发展的时机已经到来。“十一五
15、”期间，我们基本上凝练出工业锅炉节能减排的基础研究、关键技术及装置研制的技术路线，在高效煤粉工业锅炉替代技术、抛煤机和层燃链条炉排锅炉改良技术、烟气污染物控制技术、煤炭燃料选煤和加工技术、动力配煤及优质化技术等方面取得一系列的成果。在“十一五”研究推广的基础上，“十二五”期间，我们应逐步加强工业锅炉节能监管和技术创新的综合治理，进一步研发燃煤工业锅炉大型化后高效燃烧关键技术及节能减排装置;同时，重点开展燃煤工业锅炉燃烧和烟气综合脱除污染物技术研发，重点关注通过燃烧和烟气联合脱除NO的研究和工业实践，同时，推动燃煤工业锅炉余热利用技术进步。前瞻产业研究院发布的2014-2018年中国工业锅炉行业市场需求与投资规划分析报告前瞻显示，至2012年底，单机容量30万千瓦及以上火电机组占全部火电机组容量的60%以上。火电行业的“上大压小”也推动了电站锅炉向高参数、大容量方向发展。此外，循环流化床、IGCC等清洁煤技术逐渐成熟，应用也日益广泛，从而推动了CFB锅炉与IGCC气化炉的发展。我国锅炉制造行业能取得今天的进步，已经可以生产出多种不同压力等级和容量的锅炉，已跻身成为当今世界上锅炉生产和使用量最多的国家。同时，锅炉行业也给轻工纺织业、能源化工业、钢铁煤炭业等锅炉相关产业的迅速发展
