《电子技术综合设计》
设计报告
设计题目：水温自动控制系统
组长姓名：学号：
专业与班级：工业自动化14-16班
姓名：学号：
专业与班级：工业自动化14-16班
姓名：学号：
专业与班级：工业自动化14-16班
时间： 2016 ～ 2017 学年第（1）学期指导教师：陈烨成绩：评阅日期：
一、课题任务
设计并制作一个水温自动控制系统，对1.5L净水进行加。水温保持在一定范围内且由人工设定。
细节要求如下：
1.温度设定范围为40℃~90℃，最小分辨率为0.1℃，误差≤1℃。
2.可通过LCD显示屏显示温度目标值与实时温度。
3.可以通过键盘调整目标温度的数值。
二、方案比较
1.系统模块设计
为完成任务目标，可以将系统分为如下几个部分：5V直流电供电模块、测温模块、80C52单片机控制系统、键盘控制电路、温度显示模块、继电器控制模块、强电加热电路。通过各模块之间的相互配合，可以完成水温检测、液晶显示、目标值设置、水温控制等功能。
系统方框图如下：
2.5V直流电供电模块
方案一：直接用GP品牌的9v电池，然后接通过三端稳压芯片7805稳压成5伏直流电源提供给单片机系统使用，接两个5伏电源的滤波电容后输出。
方案二：通过变压器，将220v的市电转换成9v左右的交流电，变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波。要得到一个比较稳定的5v电压，在这里接一个三端稳压器的元件7805。
由于需要给继电器提供稳定的5V电压，而方案一中导致电池的过度损耗，无法稳定带动继电器持续工作，所以我们选用能够提供更加稳定5v电源的方案二。
3.测温模块
经查阅资料,IC式感温器在市场上应用比较广泛的有以下几种：
AD590：电流输出型的测温组件,温度每升高1 摄氏度，电流增加1μA，温度测量范围在-55℃～150℃之间。其所采集到的数据需经A/D 转换，才能得到实际的温度值。
DS18B20：内含AD转换器，所以除了测量温度外，它还可以把温度值以数字的方式(9 B i t ) 送出，因此线路连接十分简单，它无需其他外加电路，直接输出数字量，可直接与单片机通信，读取测温数据。它能够达到0.5℃的固有分辨率，使用读取温度暂存寄存器的方法还能达到0.0625℃以上精度，温度测量范围在-55℃～125℃之间，应用方便。
SMARTEC感温组件:这是一只3个管脚感温IC，温度测量范围在-45℃～13℃，误差可以保持在0.7℃以内。
max6225/6626：最大测温范围也是-55～+125℃，带有串行总线接口，测量温度在可测范围内的的误差在4℃以内，较大，故舍弃该方案。
本设计选用DS18B20感温IC，这是因其性能参数符合设计要求，接口简单，内部集成了A/D 转换，测温更简便，精度较高，反应速度快，且经过市场考察，该芯片易购买，使用方便。
下面是DS18B20感温IC的实物和接口图片
4.80C52单片机控制系统
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。
5.键盘控制电路
方案一：四键设定，一个十位控制键，一个个位控制键，一个位控制键，一个确认键，通过四键的配合设定为度，该方案接线和程序简单，但实际操作不太便捷。
方案二：矩阵键盘设定，通过按键输入不同数字实现温度的设定，电路连接比较简单，程序较方案一复杂，但已经在学习过程中接触过矩阵键盘的编程技巧，有一定的可行性，且操作起来更加符合我们的日常习惯。
本次设计暂定采用矩阵键盘来作为温度设定电路的输入。
6.温度显示模块
方案一：使用数码管显示，通过数码管显示被测温度和设定温度。该方案程序简单，且已学习过其编程技巧，但硬件占用单片机I/O口较多，对于尽量节约端口，让线路简单来说不是好方法，而且显示也不够直观灵活，只能显示数字，。
方案二：使用液晶屏1602显示。1602可显示两行字符及数字，可以用来显示设定温度及测量温度，较之数码管显示更加清晰直观，虽然此前没有接触过相关知识，但该器件上手比较容易，可以在短期内学会其使用方法。
1602较之数码管更加符合本次设计要求，因此使用1602作为显示器件。
7.继电器控制模块
方案一：采用普通的控制方法，即水温温度到达临界温度时，控制继电器开闭。但由于水温变化快，且惯性大，不易控制精度。
方案二：采用PWM控制加PID算法，通过采用PWM可以产生一个ＰＷＭ波形，而PWM波形的占空比是通过PID算法调节，这样就可以通过控制加热电路的开、断时间比来控制加热器功率进而控制温度的变化，从而使精度提高。此方法中硬件上可以使用固态继电器或晶闸管控制加热器工作。
我们选择方案二。
三、电路设计
1.电源电路
整个系统需要使用5V直流电和220V交流电。电源电路采用变压器与稳压模块，将工频电压降为5V直流电，为系统供电。首先用变压器模块20V 交流电降为9V交流电，接入整流电桥，变为直流电输出，再使用三端稳压芯片7805稳压为5V。L7805输出端要联上电解电容，滤除交流电干扰，防止损坏单片机系统。
LM7805最大可以输出1A 的电流，内部有限流式短路保护，短时间内，
例如几秒钟的时间，输出端对地（2脚）短路并不会使7805烧坏。
2. 温度传感器
DS18B20温度传感器只有三根外引线：单线数据传输总线端口DQ ，外
供电源线VDD ，共用地线GND 。外部供电方式(VDD 接+5V
，且数据传输总线
接4.7k 的上拉电阻，其接口电路如下图（外接电源工作方式）所示。
3. 单片机最小系统
单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单
片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片
机、晶振电路、复位电路
4.按键、显示电路
这部分实际上是一个单片机最小系统的基本电路，键盘选用矩阵键盘可满足要求，通过按键输入不同数字实现温度的设定。在显示方面选用常用的1602液晶显示模块。通过相应的程序，可以实现温度的实时显示，电路连接也比较简单，只需连接数据总线，和三根控制线即可实现数据控制，实现显示功能。
1602显示电路
5.继电器温控
单片机驱动继电器的通断，从而比较容易的实现对小功率电热棒的加热。本系统利用继电器的吸合与否来实现水温的自动化控制。本次设计采用型号为JRC-21F的继电器。其特点有：
（1）.超小型,低功耗;
（2）.触点型式:1H,1Z(1A.AC); （3）.触点负载:2A,120VAC;
（4）.外型尺寸:15.7X10.4X11.4
如图是驱动较大功率继电器的接口，当p1.1（连接单片机的输出口）输出低电平时，Q1导通，继电器吸合；当p1.1输出高电平时，Q1截止，继电器断开。由于继电器吸合时电流比较大，所以在单片机与继电器之间增加了光电耦合器件作为隔离电路。R3是光电耦合输出管的限流电阻，R4是驱动管Q1基极泄放电阻。
锅炉温度控制系统上位机设计 1.设计背景 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明 本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面 主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对
水温控制系统（B题） 摘要 在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机和电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费。但是利用AT89C51 单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成的控制系统却能解决这个问题。单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，并显示于1602显示器上。该系统具有灵活性强，易于操作，可靠性高等优点，将会有更广阔的开发前景。 水温控制系统概述 能源问题已经是当前最为热门的话题，离开能源的日子，世界将失去一切颜色，人们将寸步难行，我们知道虽然电能是可再生能源，但是在今天还是有很多的电能是依靠火力，核电等一系列不可再生的自然资源所产生，一旦这些自然资源耗尽，我们将面临电能资源的巨大的缺口，因而本设计从开源节流的角度出发，节省电能，保护环境。 一、设计任务 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为 1 升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。 二、要求 1、基本要求 （1）温度设定范围为：40～90℃，最小区分度为1℃，标定温度≤1℃。 （2）环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。 （3）能显示水的实际温度。 第2页，共11页
2、发挥部分 （1）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。 （2）温度控制的静态误差≤0.2℃。 （3）在设定温度发生突变时，自动打印水温随时间变化的曲线。 （4）其他。 一系统方案选择 1.1 温度传感器的选取 目前市场上温度传感器较多，主要有以下几种方案： 方案一：选用铂电阻温度传感器。此类温度传感器线性度、稳定性等方面性能都很好,但其成本较高。 方案二：采用热敏电阻。选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。 方案三：采用DS18B20温度传感器。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出远端引入。此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。 比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此选用方案三。 1.2温度显示模块 方案一：采用8个LED八段数码管分别显示温度的十位、个位和小数位。数码管具有低能耗，低损耗、寿命长、耐老化、对外界环境要求低。但LED八度数码管引脚排列不规则，动态显示时要加驱动电路，硬件电路复杂。 方案二：采用带有字库的12864液晶显示屏。12864液晶显示屏具有低功耗，轻薄短小无辐射危险，平面显示及影像稳定、不闪烁、可视面积大、画面
； 济南铁道职业技术学院 电气工程系 毕业设计指导书 课题名称： 锅炉控制系统的组态设计《 专业电气自动化 班级电气0831 姓名 cmy ~ 设计日期至 指导教师 ly ? 2010、11
济南铁道职业技术学院电气工程系 毕业设计指导书 2010、11 一、设计课题: ！ 锅炉控制系统的组态设计 锅炉设备是工业生产中典型的控制对象，而组态控制技术是当今自动化系统应用广泛的技术之一。本课题采用组态王组态软件设计上位机监控画面，实时监控液位参数，并采用实时趋势曲线显示液位的实时变化。由此组成一个简单的液位控制系统。 二、设计目的： 通过本课题的设计，培养学生利用组态软件、PLC设计控制系统的能力，理解、掌握工业中最常用的PID控制算法，有利于进一步加深《自动控制原理》、《组态软件》和《过程控制》等课程的理解，为今后工作打好基础。 三、设计内容： 掌握锅炉生产工艺，实现锅炉自动控制的手段，利用“组态王”软件做出上位机监控程序，具体有主监控画面、实时曲线、历史曲线；掌握PID参数调整方法。 — 四、设计要求及方法步骤： 1．设计要求： （1）监控系统要有主监控画面和各分系统的控制画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。 （2）各控制画面要有手/自动切换。
（3）掌握PID控制算法。 2．运用的相关知识 （1）组态控制技术。 （2）过程控制技术。 ~ 3．设计步骤： （1）熟悉、掌握锅炉的生产工艺。 （2）设计各分系统的控制方案。 （3）构思系统主监控画面和分画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。 （4）编写设计论文。 五、设计时间的安排： 熟悉题目、准备资料 1周 @ 锅炉控制系统的工艺了解 1周 监控画面的设计 2周 控制算法的编制和系统调试 3周 论文的编写 2周 准备毕业设计答辩 1周 六、成绩的考核 在规定时间内，学生完成全部的设计工作，包括相关资料的整理，然后提交给指导教师，指导教师审阅学生设计的全部资料并初步通过后，学生方可进入毕业答辩环节，若不符合设计要求，指导教师有权要求学生重做。 … 答辩时，设计者首先对自己的设计进行10分钟左右的讲解，然后进行答辩，时间一般为30分钟。 成绩根据学生平时的理论基础、设计水平、论文质量和答辩的情况综合考虑而定。 成绩按优秀、良好、中、及格、不及格五个等级进行评定。
热水供应自动控制系统的实现 【摘要】本文阐述了如何解决企业集中热水供应中的问题，热水供应自动控制系统的功能、组成结构、重点说明了系统使用单片机控制系统的控制设置及软件编写流程，为企业提供必要的技术服务。 【关键词】热水供应系统；温度；控制 企业集中热水供应是降低成本、减少污染的有效方法，长期以来为人们提供了良好的服务。但在整体热水供应系统中仍然是人工控制各环节，不仅增加工人的劳动强度，同时对控制各环节的准确度也不高。利用单片机实现热水供应的自动控制，可以实现降低工人劳动强度、提高人身安全系数、提高控制准确度、提高劳动效率，大幅度提高经济效益等目的。 一、系统组成与功能概述 热水供应系统的结构如图1所示。该系统有由三部分组成：控制部分、加热部分和用水计量部分。控制部分由相关控制开关、液晶显示器、数码管显示器和相关指示灯等部分组成，其主要功能有：控制炉内水加热的开始、暂停或继续，预设热水温度、指示热水温度和炉内水量等信息。加热部分由燃炉、加热炉、水量检测、温度检测、燃料以及运送等部分组成，其主要功能有：在控制部分指挥下把燃料运到燃炉内，同时将水温、水量等信息传递给控制部分。用水计量部分的主要器件是各出水管的水表，计量每个出水口的用水量，并通过转换查询到每个用户对应的水费。 二、自动控制系统说明 系统使用单片机控制系统进行控制，具体要求如下： 1.数码管显示 使用8位数码管显示器，各位的显示内容与现实位置对应关系见表1。 2.液晶显示 使用128*64液晶显示模块，显示各水表的计量信息。 3.按键功能 设置7个按键从左到右分别设置为“开始”键、“停止”键、“暂停/继续”键、“确认”键、“水量/水费”键、温度设置“+”键和温度设置“-”键。 4.功能指示灯
综采工作面自动化系统技术方案 北京天地玛珂电液控制系统有限公司
二零零五年一月
目录 0. 公司介绍 (01) 1. 系统目标 (02) 工作面生产自动化 .......................................... .... ..... 在线监测工作面状态 .............................................. 2. 控制系统结构方 案 (04) 系统网络结构…… 控制网络技术指标 监控子系统……… 3. 系统功能及其实现......................................................... .. (09) 工作面顺槽控制功能……………………………………….. ….……… . … 工作面设备监测控制功能………………………………………………………… 监测内容显示……………………………………………………………………… 控制系统软件功能…………………………………. ………… . …………… 4?系统监测控制数据点........ .?… .............. . ....... . ... 16
0. 公司介绍 北京天地玛珂电液控制系统有限公司是天地科技股份有限公司与德国Marco 系统分析与开发有限公司合资经营的以液压支架电液控制系统的研究开发、生产、销售和相关技术服务为主业的专业自动化公司。 天地科技是煤炭科学研究总院以其部分优良资产为基础发起成立并控股的上市公司，具有四十多年专业从事煤炭科技研发工作的基础、经验、技术储备和人才优势；德国Marco 公司（总部在德国慕尼黑）是专门从事液压支架电液控制系统研发和生产经营的高科技专业公司，具有20多年的历史，是国际市场 3 大液压支架电液控制系统供应商之一，在德国占有80%以上的市场份额，技术水平处于国际领先地位。 天玛公司于2001年7 月注册成立，获得了“高新技术企业证书” ，并通过了 ISO9001：2000 版的质量体系认证。公司位于煤炭科学研究总院内，设有市场部、研发部、生产部、综合部、备件库和维修服务中心。公司现有员工40 多人，其中博士 2 人、硕士9 人、大学本科12 人，这些技术人员具有长期进行煤矿电子自动化、液压技术研究的专业基础和开发经验。 公司装备了进口数控双主轴切削中心、全套进口的专用电缆加工设备和各种机床，具有良好的生产高技术产品的条件。公司拥有装备了高精度“标准源” 、逻辑分析仪、记忆示波器、开发系统等上百台仪器仪表的电气开发实验室和装备了三台乳化液泵、两台液压支架和液压试验台等的液压系统研究试验室，具有科学、规范、完善的检测手段和极好的研究开发、试验条件。 公司的主导产品PM31型液压支架电液控制系统在引进德国Marco公司的成熟技术的基础上，结合我国煤矿的技术条件进行了改进提高，通过采取关键部件引进、逐步提高国产化率、按中国的法规通过“煤安标志”检验（已取得证书）并由中方技术人员进行系统设计配套、技术支持和售后服务等措施，在保证产品质量和服务水平的前提下，最大程度地降低了系统的价格，使得该系统适合在我国的煤矿推广应用。目前，该系统已经有 3 个工作面分别成功应用于兖州矿业集团和开滦矿业集团。 公司还有KS2液压支架快速移架系统、KGJ-B型综采工作面综合监测系统、手动液压支架操作系统、综采工作面喷雾系统等相关技术和产品。 公司将以提供产品、系统设计、设备配套、技术支持、售后服务和工程承包等多种方式，坚持“精益求精，供电液控制系统精品；优质服务，树煤炭行业一流品牌”的质量方针，竭诚为我国煤矿用户服务。
锅炉温度控制系统上位机设计 1. 设计背景 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明 本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面 主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对温度进行控制，使得温度在要求范围内。这样，就实现了锅炉温度的控制。在该界面加入菜单项，可以查看历史系统报警。加入实时曲线、历史曲线和帮助界面按钮，可以使操作者更加快捷、准确的实现对系统的控制。如图1所示：
北京电子科技学院 课程设计报告 ( 2010 – 2011年度第一学期) 名称：模拟电子技术课程设计 题目：温度测量控制系统的设计与制作 学号： 学生姓名： 指导教师： 成绩： 日期：2010年11月17日
目录 一、电子技术课程设计的目的与要求 (3) 二、课程设计名称及设计要求 (3) 三、总体设计思想 (3) 四、系统框图及简要说明 (4) 五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） (4) 六、总体电路 (5) 七、仿真结果 (8) 八、实测结果分析 (9) 九、心得体会 (9) 附录I：元器件清单 (11) 附录II：multisim仿真图 (11) 附录III：参考文献 (11)
一、电子技术课程设计的目的与要求 （一）电子技术课程设计的目的 课程设计作为模拟电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握电子系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 按照本专业培养方案要求，在学完专业基础课模拟电子技术课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计小型电子系统的方法，独立完成系统设计及调试，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 （二）电子技术课程设计的要求 1．教学基本要求 要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识，按要求写出课程设计报告。 教师应事先准备好课程设计任务书、指导学生查阅有关资料，安排适当的时间进行答疑，帮助学生解决课程设计过程中的问题。 2．能力培养要求 （1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。 （2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 （3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。 （4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。 （5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 二、课程设计名称及设计要求 （一）课程设计名称 设计题目：温度测量控制系统的设计与制作 （二）课程设计要求 1、设计任务 要求设计制作一个可以测量温度的测量控制系统，测量温度范围：室温0～50℃，测量精度±1℃。 2、技术指标及要求： （1）当温度在室温0℃～50℃之间变化时，系统输出端1相应在0～5V之间变化。 （2）当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。 输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。 三、总体设计思想 使用温度传感器完成系统设计中将实现温度信号转化为电压信号这一要求，该器件具有良好的线性和互换性,测量精度高,并具有消除电源波动的特性。因此，我们可以利用它的这些特性，实现从温度到电流的转化；但是，又考虑到温度传感器应用在电路中后，相当于电流源的作用，产生的是电流信号，所以，应用一个接地电阻使电流信号在传输过程中转化为电压信号。接下来应该是对产生电压信号的传输与调整，这里要用到电压跟随器、加减运算电路，这些电路的实现都离不开集成运放对信号进行运算以及电位器对电压调节，所以选用了集成运放LM324和电位器；最后为实现技术指标（当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。）中的要求，选用了555定时器LM555CM。 通过以上分析，电路的总体设计思想就明确了，即我们使用温度传感器AD590将温度转化成电压信号，然后通过一系列的集成运放电路，使表示温度的电压放大，从而线性地落在0～5V这个区间里。最后通过一个555设计的电路实现当输出电压在2与3V这两点上实现输出高低电平的变化。
基于PLC的太阳能热水器自动控制系统的设计 摘要 本课题研究了可编程控制器（PLC）在太阳能热水器自动控制系统中的应用。重点研究了系统的硬件构成及系统软件的设计过程。指出了 PLC 设计的关键主要是能满足基本控制功能, 并考虑维护的方便性、系统可扩展性等。在本文中经研究确定出了系统的各个工序，绘制了系统的工艺流程图；进行了系统的I/O分配和PLC的选型；根据系统设计要求设计绘制了系统的控制梯形图；绘制出了控制系统电气原理图和接线图等。 通过用PLC对太阳能热水器自动控制系统的改造，大大减少了系统对其它元器件的使用，使系统接线简单、检修维护方便快捷、可靠性提高，增进了系统的先进性。 关键词: PLC；太阳能；自动控制系统；热水器
Design of Solar Water Heater Automatic Control System Based on PLC Abstract Application of PLC in solar water heater automatic control system is researched in this paper. The content of this paper on the process of system hardware constitution and the system software design is emphasized . And the key of PLC design that is to satisfy the basic control function is pointed out , meanwhile maintenance convenience and system extension are also considerated. The content of this paper is divided into four parts. In the first part, the procedure of the system is established, and then the treatment flow chart is drawed out; In the second part, The address of I/O is resigned .and the suitable PLC type is choosed. The third part, the control ladder diagram is designed according to the requirement; In the end, the electrical principle diagram and the interconnection diagram are drawn. Through the design of the solar water heater automatic control system, the components that is used in the solar water heater automatic control system are decreased. The performance of the system is lifted, and it has the feature such as simply interconnection, rapid and easy fault detecting and maintenance, and high reliability. In a word, the system becomes more advanced because of my design. Keywords: PLC; solar; automatic control system; water heater
我国首个煤矿综采无人工作面自动化系统研制成功（图） 文字说明 山西科达自控工程技术有限公司成立于2000年11月，是一家提供煤矿自动化系统整体解决方案、煤矿大型关键设备自动化控制装置及物业式自动化专业服务的高新技术企业主要服务行业有：煤矿自动化和城市公共设施自动化（市政自动化）。 煤矿自动化方面，科达自控一贯以煤矿安全为己任，致力于打造“三无”煤矿为我公司奋斗的目标，“三无”煤矿即煤矿生产无人值守、矿井无线全覆盖、无重大人员伤亡事故。我们认为要彻底改变我国煤矿安全事故频发的状况，除了在政策上加强煤炭资源整合的力度，为煤矿生产创造一个良好的政策环境以外，在煤矿生产方面，实施以无人值守和全矿井无线全覆盖网络系统为核心的技术改造，才能从根本上实现煤矿无人员伤亡重大事故。煤炭作为我国主要能源，它的规模化、集约化生产决定了其对大型设备的依赖较强，其中煤矿生产中的关键设备的自动化水平很大程度上决定了矿山生产的总体效率和安全水平。本公司生产的煤矿井下无人值守提升机自动控制系统、无人值
守大型皮带输送机控制系统、无人值守矿井主扇智能节能控制系统及无人值守矿井水情预警系统等产品都是公司独立研制成功并推向市场，在国内具有领先的技术水平，上述产品已成功应用于“西山煤电”、“晋城煤业”、“潞安环能”、“大同煤业”、“中煤平朔煤业”等大型煤炭企业，并取得良好效果。随着节能减排和数字矿山概念的不断推进，这些产品必将成为市场上的主流产品。本公司除提供上述采掘、运输、提升、排水等煤矿关键设备的单机控制系统之外，还提供全矿井综合自动化平台。 我国大中型煤矿在煤矿生产的大部分关键环节实现了自动化的改造，但是在设备最多，难度最大的采煤环节还是一个空白，采煤环节必须在现场进行人工操作。由我公司研发并负责技术总承包的国内首个煤矿综采无人工作面已在晋煤集团古书院矿运行。该系统负责对200多台设备的进行集中控制，代表了采煤控制的世界先进水平。无人工作面的主要特点如下： 1、在顺槽控制中心，实现工作面的控制υ 2、采煤机自动记忆切割υ 3、液压支架自动定位，推移υ 4、三机自动联动υ 5、皮带系统及泵站的自动控制υ 6、视频监视自动跟踪υ 相关资料：煤矿综采工作面由机械化向自动化的飞跃-----综采无人工作面整体构想与实现 山西科达自控董事长付国军 煤矿是国民经济必不可少的基础性行业，然而它在民众的心目中却是一个管理混乱、技术落后、事故频发的代名词。与国外发达国家的煤矿相比，百万吨死亡率要高出很多。一些重大的恶性事故在国际上极大的破坏了国家形象，也影响了我党的执政能力。提高煤矿的安全水平，减少人员伤亡一直是国家政府，尤其是煤炭大省领导不断努力的大事。我认为一方面要求行业相关领导提高认识水平，加大
锅炉自动控制系统 摘要 锅炉是国民经济中主要的供热设备之一。电力、机械、冶金、化工、纺织、造纸、食品等工业和民用采暖都需要锅炉供给大量的蒸汽。各种工业的生产性质与规模不同，工业和民用采暖的规模大小不尽相同。锅炉是供热之源，锅炉及其设备的任务在于安全，可靠，有效把燃料的化学能转化成热能，进而将热能传递给水，以生产热水和蒸汽。为了生产工艺有特殊要求外，所生产的热水不需要过高温的压力和温度，容量也无需很大。 随着现代工业技术的飞速发展，对能源利用率的要求越来越高。锅炉作为将一次能源转化为二次能源的重要设备之一，其控制和管理的水平也日趋提高。但在我国，大部分锅炉还采用仪表和继电器控制，甚至人工操作，已无法满足生产需求。因此，对锅炉控制系统采用先进的控制技术，不仅能够保证安全生产，而且能够节能增效，具有很好的市场发展空间和投资收益前景。 本论文的主要方向就是采用过程控制对工业锅炉进行控制。 关键字：锅炉；过程控制；控制算法；DCS；现场总线；工业以太网；监控软件 一、锅炉的基本构造及其工作原理 锅炉的主要设备包括汽锅、炉子、炉膛、锅筒、水冷壁、过热器、省煤器、燃烧热备、引风设备、送风设备、给水设备、空气预热器、水处理设备、燃烧供给设备以及除灰除尘设备等。 锅炉的原理及过程 锅炉的工作过程概括起来应该包括三个同时进行的过程：燃料的燃烧过程，烟气向水的传热过程，水的汽化过程。 一个锅炉进行工作，其主要任务是：（1) 要使锅炉出口蒸汽压力稳定；（2）保证燃烧过程的经济性；（3）保持锅炉负压稳定，通常我们是炉膛负压保持在微负压（-10～80Pa）。为了完成上述三项任务，我们对三个变量进行控制：燃烧
毕业设计论文 水温自动控制系统 钟野 院系：电子信息工程学系 专业：电气自动化技术 班级： 学号： 指导教师： 职称（或学位）： 2011年5 月
目录 1 引言 (2) 2 方案设计 (2) 2.1 总体系统的设计思路 (2) 2.2 部分外围系统的设计思路 (3) 3 硬件电路设计 (3) 3.1 单片机最小系统的设计 (3) 3.2 温度检测电路的设计与论证 (4) 3.3 显示功能电路的设计与论证 (5) 3.4 温度报警提示功能电路的设计与论证 (5) 3.5 外围电路控制设计 (6) 3.6 扩展部分方案设计 (7) 4 软件设计 (7) 4.1 控制主程序设计 (7) 4.2 温度设置程序设计 (8) 4.3 上下限报警程序设计 (8) 5 结论 (9) 结束语 (9) 致谢 (10) 参考文献 (10) 附录............................................................................................................... 错误！未定义书签。
水温自动控制系统 钟野 （XXXX电子信息工程学系指导教师：CXJ） 摘要：本文设计主要是采用A T89C51单片机为控制核心、以温度传感器（DS18B20）为温度采集元件, 外加温度设置电路、温度采集电路、显示电路、报警电路和加热电路来实现对水温的显示同时自动检测及线性化处理,其误差小于±0.5℃。本文重点介绍硬件设计方案的论证和选择，以及各部分功能控制的软件的设计。本次设计的目标在于：由单片机来实现水温的自动检测及自动控制，实现设备的智能化。 关键词：单片机;温度传感器;自动控制 Abstract: This paper is designed AT89C51 microcontroller as control core and temperature sensor DS18B20) for (temperature gathering element, plus the temperature setting circuit, temperature gathering electriccircuit, display circuit, alarm circuit and heating circuit to achieve water temperature display while automatically detecting and linearization, its error is less than 0.5 + ℃. This paper mainly introduces the hardware design argumentation and choice, and some functional control software design. This design goal is: by single-chip microcomputer to realize the automatic detection and automatic temperature control, realize the intellectualized equipment. Keywords: Microcontroller; Temperature sensors; Automatic control
综述 锅炉汽包燃烧系统是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标，温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包内的水全部汽化，造成重大事故。因此，在锅炉运行中，保证温度在正常范围是非常重要的。 本文设计了一种数字式锅炉温度控制系统，并给出了硬件原理图。该控制系统是用MCS-51系列单片机及其相关硬件来实现，利用传感器测量温度数据、CPU循环检测传感器输出状态，并用光柱和LED指示温度的高度。当锅炉温度低于用户设定的值时，系统自动打开燃料通道，当温度到达设定值时，系统自动关闭燃料通道。通过定量的计算表明该控制系统设计合理、可行。
一.系统总体设计 1．1 系统总体设计方案 设计框图如下所示： 图1-1系统框图 1．2 单元电路方案的论证与选择 硬件电路的设计是整个实验的关键部分，我们在设计中主要考虑了这几个方面：电路简单易懂，较好的体现物理思想；可行性好，操作方便。在设计过程中有的电路有多种备选方案，我们综合各种因素做出了如下选择。 1．2．1 温度信号采集电路的论证与选择 采用温度传感器DS18B20 美国DALLAS公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，有很多优点：如直接输出数字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与CPU连接，且每一只都有自己唯一的64位系列号存储在其内部的ROM存储器中，故在一根信号线上可以挂接多个DS18820,便于多点测量且易于扩展。 DS 18 B2 0的测温范围较大，集成度较高，但需要串口来模拟其时序才能使用，故没有选用此方案。
火力发电厂锅炉给水自动控制系统 工业锅炉的汽包水位是运行中的一个重要参数，维持汽包水位是保持汽轮机和锅炉安全运行的重要条件，锅炉汽包水位过高会造成汽包出口蒸汽中水分过多，使过热器受热面结垢而导致过热器烧坏，同时还会使过热汽温急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性；汽包水位过低则可能导致锅炉水循环工况破坏，造成水冷壁管供水不足而烧坏。 1.串级三冲量给水控制 如今的汽包水位自动控制基本上都是通过分散控制系统（DCS）来实现的，而控制策略基本上已串级三冲量给水控制为主，单回路调节已不能适应大型锅炉汽包水位的控制，如今已很少采用，串级三冲量给水控制由于引入了蒸汽流量和给水流量信号，对快速消除，平衡水位有着明显的效果，因此被广泛采用。 1.1 串级三冲量给水控制系统工作原理 如图 4.1 所示，串级三冲量给水控制系统由主调节器PI1(控制器1)和副调节器PI2（控制器2）串联构成。主调节器接受水位信号H f为主控信号，其输出去控制副调节器。副调节器接受主调节器信号I H外，还接受给水量信号I W和蒸汽流量信号I D。副调节器的作用主要是通过内回路进行蒸汽流量D 和给水流量W 的比值调节，并快速消除水侧和汽侧的扰动。主调节器主要是通过副调节器对水位进行校正，使水位保持在给定值。 串级三冲量给水控制系统有以下特点：两个调节器任务不同，参数整定相对独立。主调节器的任务是校正水位，副调节器的任务是迅速消除给水和蒸汽流量扰动，保持给水和蒸汽量平衡。给各整定值的整定带来很大的便利条件。在负荷变化时，可根据对象在内外扰动下虚假水位的严重程度来适当调整给水流量和蒸汽流量的作用强度，更好的消除虚假水位的影响，改善蒸汽负荷扰动下水位控制的品质。给水流量和蒸汽流量的作用强度之间是相互独立的，这也使整定工作更加方便自由。
成绩 _______ 楼宇自动化系统与应用原理 课程设计报告 题目热水给水系统自动控制的设计 系别 专业名称 班级 学号 姓名 指导教师
热水给水系统自动控制的设计 1、热水给水系统运行参数与状态监控点版/位及常用传感器，电 气控制一、二次接线图和原理图设计。 2、热水给水系统连锁控制； 3、热水给水系统运行与调节控制； 4、热水给水系统连锁控制流程图； 5、热水给水系统PID调节原理框图； 6、使用西门子PLC STEP7完成热水给水系统连锁控制和PID调节编程及仿真。
摘要 本文针对居民住宅小区的供水要求,设计了一套由PLC、传感器、远传压力表、多台水泵机组等主要设备构成的全自动恒压供水系统,具有全自动变频恒压运行、自动工频运行等功能。通过内置PID模块的变频器,利用远传压力表的水压反馈量,构成闭环系统,根据用水量的变化,采取PID调节方式,在全流量范围内利用变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合,实现恒压供水且有效节能。 给排水系统是任何建筑必不可少的重要组成部分。一般建筑物的给排水系统包括生活给水系统、生活排水系统和消防水系统。这里主要介绍生活热水给水自动控制的设计。 随着电气控制技术的发展, 现代楼宇小区大都属于高层建筑, 其供水系统都向智能化方向发展.高层建筑高度大,一般的城市管网中的水压不能满足其用水要求,除了最下面几层可由城市管网供水外, 其余上部各层均需提升水压供水. 由于过高的水压对使用, 材料设备, 维修管理均不利,因此必须进行合理的竖向分区供水. 为了节省能量,应充分利用室外管网中的水压,在最地区可直接采用城市网管供水,并将大用水户如洗衣房,餐厅,理发室,浴室等布置在低区,以便城市管网直接供水,充分利用室外管道的压力,可以节省电能. 根据建筑给水高度,要求,分区压力等情况,进行合理分区,然后布置供水系统.供水系统形式有多种,各有其优缺点,但基本上可划分为两大类,即重力供水系统和压力供水系统.重力供水系统的特点是以水泵将水提升到最高水箱中,以重力给水管网配水,对楼顶水池水位的监测当高/低水位超限时报警,根据水箱的高/低水位控制水泵的启动/停止,监测给水泵的工作状态喝故障,如果当使用水泵出现故障时,备用水泵投入工作.重力供水系统供水压力稳定,且有水箱储水,供水较为安全,但水箱重量大,增加建筑符合,占用楼层建筑面积,且有产生噪声振动之弊,应根据具体情况使用.考虑到重力供水系统的缺点,为此可考虑压力供水系统. 不在楼层中或屋顶上设置水箱, 仅在地下室或者空余之处设置水泵机组, 气压水箱等设备, 采用压力供水满足供水要求. 压力供水系统可用并联的气压水箱给水系统, 也可采用无水箱的几台水泵并联供水系统.并联气压水箱需要金属制造,投资比较大,且运行效率低,还需设置空气压缩机为水箱补气,因此耗费动力较多,近年来有的采用密封式弹性隔膜气压水箱,可以不用空气压缩机充气,既节省了电能又防止了空气污染水质,有利于环境卫生. 水泵直接供水系统, 一般不采用水箱, 而是采用多台可自动控制的水泵并联运行, 根据用水量的变化,开停不同的水泵来满足用水要求,也可节省电能,如用计算机控制更为理想.一般采用调速水泵供水,即根据水泵出水量与转速成正比的关系的特性,调整水泵的转速满足用水量的变化, 同时可节省动力. 水泵的调速一般是采用水泵电动机可调速的联轴器或者采用调速电动机, 不过近年来国外研究一种自动控制水泵叶片角度的水泵, 即随着用水量的变化控制叶片角度来改变调节水泵的出水量, 以满足用水量的需要, 这种供水系统设备简单,使用方便,是一种恨有前途的新型水泵供水系统.不过无水箱的水泵供水系统,最好是用于水量变化不太大的建筑, 因为水泵要长时间不停的工作, 即便在夜间用水量不大的情况下,也要消耗动力,且水泵机组投资较高. 以上几个比较有代表性的供水系统,如何选用,应在使用要求,用水量大小,建筑物结构以及材料设备供应等具体问题上全面考虑.在用水安全可靠的前提下,考虑技术先进,经济上最合理的供水系统.
智能化(自动化)采煤工作面介绍 智能化采煤工作面自动化系统主要由液压支架电液控制系统、智能集成供液系统、综采自动化控制系统等组成，可提高煤矿综采自动化水平，改善煤矿开采安全条件，降低煤矿工人的劳动强度、提高生产效率。 一、液压支架电液控制系统 液压支架电液控制系统是对液压支架实施多功能、高效率、自动化控制的成套设备，能够有效提高液压支架的动作速度，减轻工人的劳动强度，确保生产安全。可接入煤矿信息化系统，实现井上下综采设备信息的实时共享和分析，为用户的科学生产管理和决策提供有力保障。 电液控换向阀：是电磁换向阀和液控换向阀的组合，具有200L/min、320L/min、500L/min等多种规格，通过电信号控制乳化液流向的电液转换装置。
控制器：由微处理器、存储器、型式多样的输入输出接口、通信接口等硬件和系统程序、应用程序等软件组成。通过存储并运行程序，指挥液压支架的所有动作，并监测支架的关键姿态和数据。 传感器：感知支架各种姿态和参数，变换成为电信号传递给控制器，以满足支架信息的处理、存储、显示和控制等要求。 二、智能集成供液系统 智能集成供液系统为煤矿用户提供一套完整的综采工作面支架液压系统供液方案，集泵站、电磁卸载、智能控制、变频控制、乳化液自动配比、多级过滤及系统运行状态记录与上传为一体，为综采工作面提供恒压、清洁、配比稳定的
高质量乳化液，是煤矿综采工作面高产、高效、节能环保、长时间稳定工作的值得信赖的后备保障系统。 自动配液站：能够实现乳化液的自动配比和工作面乳化液浓度的自动调节，具有动态调节，浓度配比及调整精确的优点。该系统通过对CONFLOW混合器吸油部分增加电控节流阀来实现配液浓度的调节，控制机构调节精确、具有电气保护系统和机械保护结构，使用最稳定的原装进口机械式的混合器与自动化控制系统相结合，且以最经济可靠的方式实现乳化液配比的自动调节与工作面乳化液系统的浓度调节。 乳化液泵：该产品工作压力40MPa，公称流量630L/min，采用电控、液控双卸荷冗余系统设计且可实现自动切换；三支撑、中分人字齿传动系统，优化曲轴受力状态和提高负载能力；高耐磨陶瓷柱塞及进口盘根密封，摩擦力小、寿命高；模块化设计，便于维修，具有稳定可靠、寿命持久、高效节能及维护方便等优点。
引言 随着科学技术的发展，自动控制在现代工业中起着主要的作用，目前已广泛应用于工农业生产及其他建设方面。生产过程自动化是保持生产稳定、降低成本、改善劳动成本、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是20世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志之一。可以说，自动化水平是衡量一个国家的生产技术和科学水平先进与否的一项重要标志。电力工业中电厂热工生产过程自动化技术相对于其他民用工业部门有较长的历史和较高的自动化水平，电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术的先进与否和企业现代化的重要标志。 本次毕业设计的主要是针对单元机组汽温控制系统的设计。锅炉汽温控制系统主要包括过热蒸汽和再热蒸汽温度的调节。主蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。一般规定过热器的温度与规定值的暂时偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃。 如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，据估计，温度每降低5℃，热经济性将下降约1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽温度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。一般规定过热汽温下限不低于其额定值10℃。通常，高参数电厂都要求保持过热汽温在540℃的范围内。 由于汽温对象的复杂性，给汽温控制带来许多的困难，其主要难点表现在以下几个方面： （1）影响汽温变化的因素很多，例如，蒸汽负荷、减温水量、烟气侧的过剩空气系数和火焰中心位置、燃料成分等都可能引起汽温变化。 （2）汽温对象具有大延迟、大惯性的特点，尤其随着机组容量和参数的增加，蒸汽的过热受热面的比例加大，使其延迟和惯性更大，从而进一步加大了汽温控制的难度。 （3）汽温对象在各种扰动作用下（如负荷、工况变化等）反映出非线性、时变等特性，使其控制的难度加大。