基于单片机的锅炉控制系统

摘 要：本文综合运用单片微型计算机技术与嵌入式自动化程序控制编程技术和语音合成技术，能独立完成对工业现场的中小型锅炉的直接控制，能用汉语语音提示及报警;能接收工业现场的传感器信号，输出控制工业常规物理量，可根据用户的工业现场需要，自行擦写、删改自动化控制程序和语音合成程序，达到对工业现场中小型锅炉的直接控制。

关键词：单片机;语音合成;锅炉自动控制

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

　　目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。所以开发研制自动化程度高、节能潜力大、提高安全系数、减轻环境污染、减轻劳动强度、价格低的新型测控装置意义重大。

　　单片机是在一块芯片上集成了一台微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛.工业控制系统的工作环境恶劣，干扰强.故要求控制系统的工作稳定、抗千扰能力强[1]。单片机能满足这些要求，因此单片机在控制领域得到了广泛的应用。使用单片控制锅炉是很好的选择[2]。

2. 系统硬件设计

　　2.1系统总体设计

　　如图2-1所示，锅炉上装有温度、压力、液位传感器，这些反映锅炉运行状态的信号送到仪表层;仪表层包括温度仪表、压力仪表、液位仪表，我们可以在这些仪表上设置上限和下限，如果传感器送来的信号高于我们设定的上限或低于我们设定的下限，仪表内部的继电器开关就会合上，代表上限或下限的输出信号就会输出高电平，这些信号作为系统主控板的开关量信号输入：系统主控板的输出控制信号经过继电器后和系统执行机构相连，继电器是一种可以以小电流驱动大电流的物理元件，我们系统输出的信号电压比较低，不能直接驱动大功率用电器[3-4]。因此中间要接继电器;主控板的另一输出接系统显示板，这样锅炉运行的状况就可以直观的显示给用户。

　　2.2主控板电路设计

　　如图2-2所示，系统中的报警信号进入控制板后接到光电隔离器上，这样可以防止干扰而使系统误动作，而后接到74LS244上，74LS244是一个八同向的三态缓冲器，通过74LS244接到80C31上;存储器通过74LS373和80C31相连;80C31通过语音芯片UM5l00输出语音报警信号;80C31经过74LS373后输出显示信号;80C31经过74LS273后接到光电隔离器上，又经过三极管后输出控制执行信号。

3. 软件设计

　　本控制系统软件主要由主程序、中断服务程序、各种故障处理及报警子程序和延时子程序等组成。主程序主要是完成系统初始化、中断设置、手动与自动切换等功能;中断程序主要是完成判断极限信号，然后转到相应的处理程序;检测模块主要是完成信号的输入并判断转到中断程序或检测模块;语音模块主要是完成语音提示及报警的工作[5]。

　　系统开始后进行初始化，然后系统会语音提示锅炉已经打开;系统开始检测信号，如果信号没有越过设定的界限，那么系统会继续检测，否则系统会进入中断处理程序;在中断处理程序中，将会先判断是否有液位极限低信号输入和压力极限高信号输入，如果有则语音报警并停止锅炉的自动运行改为手动操作，否则向下检测液位、温度、压力是否高于上限或低于下限;如果有温度、压力高信号输入就停止鼓风机并延时15s后中断返回继续检测，否则向下检测;如果有温度、压力低信号输入就开鼓风机和炉排并延时30s后中断返回继续检测，没有就向下检测;如果有液位高信号输入就停止水泵并延时10s后中断返回继续检测，否则向下检测;如果有液位低信号输入就开水泵并延时15s后中断返回继续检测。

4. 结束语

　　本系统的节煤效率达10%以上;锅炉的控制实现自动化，人的劳动强度就大大降低;锅炉能够安全的运行，减少事故的发生，保障人身安全;可以实现语音报警，直观的反映锅炉的运行状态。能将锅炉的传感器信号通过仪表变为上下限信号到控制板;控制板接到信号后将按我们写在EPROM中的程序执行，是极限信号马上停下自动控制改为手动控制，不是则判断是哪个越界信号，输出控制信号，输出语音报警及显示返回程序继续检测，这样锅炉就能按我们的要求运作了。

参考文献

　　[1] 赖寿宏主编.微型计算机控制技术.北京:机械工业出版社,2004

　　[2] 张良仪等编著.工业锅炉微机控制.上海:上海交通大学出版社,1999

　　[3] 高文焕等编著.模拟电路的分析与设计.北京:清华大学出版社,2002

　　[4] 方建淳编著.语音合成技术与单片微机综合系统.北京:北京航空航天大学出版社,1994

　　[5] 余发山主编.单片机原理及应用技术.徐州:中国矿业大学出版社,2003