爐膛溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計實習(xí)報告

1、.爐膛溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計前言在現(xiàn)代的冶煉工廠和發(fā)電廠中鍋爐設(shè)備的運用十分廣泛。如果鍋爐的控制設(shè)備簡陋，控制技術(shù)落后就會造成燃料的浪費，增加產(chǎn)品生產(chǎn)成本，產(chǎn)生安全隱患，另外，由于鍋爐常年運行，為了保障產(chǎn)品質(zhì)量，需要維持爐膛的溫度在一定的范圍內(nèi)，而工作者又不能全天候同時完成多臺鍋爐溫度的檢測。我們設(shè)想如果能夠設(shè)計一種溫度監(jiān)控裝置，它能夠?qū)崟r采集鍋爐的溫度值，從而有效地控制爐膛溫度并解決上述問題。該檢測系統(tǒng)以NUC140單片機為系統(tǒng)核心，能夠?qū)崟r監(jiān)測鍋爐的溫度并通過GUI液晶顯示屏顯示，當(dāng)溫度超出一定的范圍時，報警器報警，提醒控制室工作人員。從機完成數(shù)據(jù)的采集，主機完成數(shù)據(jù)的處理，數(shù)據(jù)的傳送和接收則由

2、主從機上的MAX485芯片完成。對于具有不同溫度范圍的鍋爐，可以通過更改溫度的閾值來實現(xiàn)對溫度監(jiān)測和預(yù)警。在為期兩周的實習(xí)過程中，我們首先學(xué)習(xí)的是軟件和硬件的知識，從軟件的安裝使用到電路圖的繪制，我們踏踏實實的跟在老師后面學(xué)習(xí)，認真記錄每一步項目的設(shè)計步驟。在接到實習(xí)課題后，我們首先分析課題項目應(yīng)具有的功能，然后分解為各個功能模塊，設(shè)計系統(tǒng)原理圖，經(jīng)過我們詳細討論反復(fù)驗證，最終完成系統(tǒng)樣板。當(dāng)然，設(shè)計和制作的過程也離不開老師的悉心指導(dǎo)，在此致以崇高的謝意！一、實習(xí)目的1、熟悉C語言的知識，運用C語言編譯器（keil軟件）編寫出實現(xiàn)某一功能的程序。熟練使用altium designer繪制電路原

3、理圖，并根據(jù)原理圖設(shè)計PCB板。2、熟悉各種元器件的工作原理，學(xué)會看芯片說明書，積累常見芯片的特性和使用原理，為以后的學(xué)習(xí)工作打下堅實的基礎(chǔ)。3、對于指定的課題能夠獨立分析其功能，并根據(jù)要求的功能提出相應(yīng)的設(shè)計方案，培養(yǎng)自身的課題分析實踐能力，積累一定的項目經(jīng)驗。4、增強我們自學(xué)的能力、動手能力、團隊協(xié)作精神和艱苦奮斗的精神，在學(xué)習(xí)理論知識的同時增強自身的綜合素質(zhì)。二、實習(xí)時間：三、實習(xí)地點：四、實習(xí)單位：五、實習(xí)內(nèi)容：1、分析爐膛溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計要求（1） 系統(tǒng)采集端對測點溫度進行采集，并將采集到的溫度電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳送給主機。由于工作現(xiàn)場和控制室有一定的距離，要求有一定的傳輸距

4、離。（2） 主機運用軟件設(shè)定的功能，將數(shù)據(jù)進行對比，判斷是否給出報警，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示器。（3）GUI液晶顯示器能夠?qū)囟冗M行實時顯示，用戶也可根據(jù)工作環(huán)境選擇設(shè)置不同監(jiān)測點溫度上下限。2、爐膛溫度監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，將系統(tǒng)分為三個部分，分為主機、從機和外設(shè)。主、從機板中設(shè)有NUC140單片機，電源模塊、數(shù)據(jù)接收模塊。從機專門設(shè)有MAX6675芯片，該芯片連接有熱電偶，熱電偶將溫度模擬信號傳送給MAX6675芯片，由其完成模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。外設(shè)集成在主機板上，主要包括GUI液晶顯示屏和蜂鳴器，GUI液晶顯示當(dāng)前的溫度和設(shè)定的溫度上下限，并能接受用戶的調(diào)節(jié)需求完

5、成指令的輸入。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖一示:圖一 系統(tǒng)設(shè)計框圖3、編寫系統(tǒng)原理圖根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計框圖，設(shè)置各功能子模塊。利用ALTIUM DESIGNER設(shè)計系統(tǒng)原理圖，并且可以方便的生成PCB圖。各模塊如下圖示。電源模塊采用LM1086穩(wěn)壓芯片，將電壓值穩(wěn)定在3.3V為系統(tǒng)供電。圖二 電源模塊報警模塊采用蜂鳴器，當(dāng)單片機第四引腳電平拉低后蜂鳴器報警。MAX485接口芯片是一種封裝有RS485協(xié)議的芯片，每個器件中都具有一個驅(qū)動器和一個接收器，可以用于數(shù)據(jù)的接收和傳輸。本系統(tǒng)的處理端和主機模塊均含有該芯片，這兩個模塊就在RS485通信協(xié)議下進行數(shù)據(jù)傳輸。；圖三 報警模塊圖四 串口通信模塊液晶模塊使用C/G

6、UI嵌入式應(yīng)用的圖形支持軟件編寫液晶顯示和觸控指令輸入程序。液晶的管腳接線圖和顯示設(shè)計如下。圖五 液晶引腳原理圖圖六 液晶顯示界面溫度采集模塊主要芯片是MAX6675， MAX6675是溫度采集端的核心。它是K型熱電偶串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它能獨立完成信號放大、冷端補償、線性化、A/D轉(zhuǎn)換及SPI串口數(shù)字化輸出功能，大大簡化了熱電偶測量智能裝置的軟硬件設(shè)計。本系統(tǒng)中，MAX6675將熱電偶采集到的溫度電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由從機處理后通過max485芯片在RS-485通信協(xié)議下傳送給主機。圖七 MAX6675單片機采用NUC140系列，我們使用其中的80個引腳作為本系統(tǒng)的資源接口。圖八 單片機部分

7、原理圖5、實物制作根據(jù)原理圖我們再利用ALTIUM DESIGNER軟件設(shè)計PCB圖，由PCB圖進行布局并刻制成電路板，最后制作成這個系統(tǒng)。實物圖片展示如下： 圖九 系統(tǒng)總體圖圖八 主機部分圖十 從機部分圖十一 K型熱電偶6、算法流程圖圖八 算法流程7系統(tǒng)測試表1 系統(tǒng)各項測試編號待測系統(tǒng)測試現(xiàn)象1溫度采集端將熱電偶放在燃燒的酒精燈上，主機端會顯示當(dāng)前溫度，處理端和主機端的燈會亮2數(shù)據(jù)處理端當(dāng)處理端接收到信號是單片機旁的提示燈會亮3主機主機接收到數(shù)據(jù)會在液晶屏上實時顯示出來4報警系統(tǒng)當(dāng)鍋爐溫度超出系統(tǒng)可測范圍時蜂鳴器會發(fā)出響聲6、 實習(xí)總結(jié) 我們的實習(xí)先從理論知識學(xué)起，然后將系統(tǒng)進行分析、討論

8、、制造、測試、完善，一步一步完成了整個系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)完成了課題任務(wù)時， 我們驚訝于自己的能力，通過短短的實訓(xùn)竟能完成如此接近于實戰(zhàn)的課題。這使我們增強了對自身能力的信心，同時也對理論知識的學(xué)習(xí)充滿了熱情，因為任何理論的學(xué)習(xí)都是用于實踐，作為一名工科生，最大的快樂莫過于通過所學(xué)將自己的知識應(yīng)用到實踐，而我們做到了！當(dāng)然，整個系統(tǒng)的設(shè)計也碰到了瓶頸，對于這些難題，指導(dǎo)老師給予了悉心的指導(dǎo)，為我們排憂解難，最終如期完成了課題任務(wù)。當(dāng)然，整個系統(tǒng)也還有完善的空間，我們可以將其接多個從機，充分利用RS485通信協(xié)議的多點通信的功能，這樣可以將硬件資源利用最大化的同時也可以節(jié)約成本。對于液晶顯示部分，我們還

9、可以直接取消“設(shè)置”鍵，通過直接觸控數(shù)據(jù)坐標(biāo)來改變相應(yīng)溫度數(shù)值的上下限，這樣也可以提高工作人員的操作速度。對于整個系統(tǒng)，還有許多升級的空間，我們可以將其改造，使其判斷溫度超限時可以通過調(diào)節(jié)爐膛送風(fēng)送煤的量值來自動改變爐膛溫度，這些都需要我們繼續(xù)努力，增強軟硬件的各項功能，以期達到工業(yè)生產(chǎn)的要求?？傮w說來，我們的實習(xí)充滿了艱辛但也非常豐富多彩。經(jīng)過兩個星期的實習(xí)我學(xué)到了很多專業(yè)知識，提升了自身的綜合素質(zhì)，同時也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，理論知識的缺乏讓我們更加珍惜今后的課堂知識的學(xué)習(xí)。實習(xí)的心得有以下幾點： 1.實習(xí)中我們學(xué)到了許多的應(yīng)用知識，在課題設(shè)計中慢慢的積累了電子設(shè)計的相關(guān)知識，對于系統(tǒng)的軟硬件方面有著直觀的認識。 2.除了學(xué)習(xí)到了相應(yīng)的理論知識，還得到了許多的課堂學(xué)習(xí)中沒有的實踐知識，每天的堅持學(xué)習(xí)讓我們提前感受到了工作的艱辛，但是也鍛煉了我們堅忍不拔的意志，獲得了項目設(shè)計的經(jīng)驗。3. 在設(shè)計中也出現(xiàn)了不少問題，比如對于元器件不夠了解導(dǎo)致選型困難，由于布局不合理導(dǎo)致PCB板很難運用到實際生活中，通過實習(xí)，我們發(fā)現(xiàn)了自己的不足，但我們會迎難而上再接再厲，繼續(xù)學(xué)習(xí)更多的理論、實踐知識。4.在即將進入工作崗位前