基于單片機的自動化熱力站控制系統(tǒng)設(shè)計方案

摘要隨著城市建設(shè)和經(jīng)濟的快速進展，環(huán)境保護和節(jié)約能源成為越來越重要的問題，城市集中供熱也成為城市尤其是北方城市供熱的大勢所趨。如何使整個集中供熱系統(tǒng)處于一個良好的、高效的運行狀態(tài)，成為供熱把握系統(tǒng)所必需解決的問題。本文分析了人工調(diào)整的缺乏與自動把握的優(yōu)點，對集中供熱在國內(nèi)外的進展進展了簡潔的比照，主要介紹了集中供熱一次管網(wǎng)系統(tǒng)把握方案、換熱站工藝流程、工作原理及自動把握方案的現(xiàn)狀。在此根底上，以供熱工程為理論根底，對熱力系統(tǒng)的水力和熱力工況進展了分析。文中通過單片機對調(diào)整閥進展把握來轉(zhuǎn)變二次供水溫度，來滿足熱用戶對供熱的要求。最終對系統(tǒng)的抗干擾進展了簡要的分析。關(guān)鍵詞：集中供熱，熱力站，水力工況和熱力工況，單片機。AbstractWith theconsistent urban construction andtherapid developmentofeconomics ，environmental protection and energy conservation hasbecome more and moreimportant ．Central heating has become generaltrendofheatingstyleespeciallyamongthenortherncities to make the whole central heating system operate in a good andefficientstateturnsIntoanlssuethatmustbeaddressed ．a(chǎn)rtificialtoregulateofnotenoughandautomaticallycontrolofadvantage,toconcentrationprovidedheattocarryonsimplecontrastinthedomesticandinternationaldevelopment,mainlyintroducedconcentrationtoprovideahottubenettedsystemcontroledproject,changedhotstationcraftprocessedandworkedprincipleandautomaticallycontrolthepresentconditionofproject.Onthis foundation, with provide hot engineering for theory foundation,carried on analysis to water power and thermodynamic energy condition ofthermodynamic energy system.Pass alist inthetext slicethemachinemakeexchangestanzavalve tocarryoncontroltochangetwowatersupplytemperatures,satisfyhotcustomertoprovideahotrequest.Finallycarriedontheanalysisofsynopsistotheanti-interferenceofsystem.Keywords:eoneentrationheat-supply，thermalstation，Waterpowerandthermodynamicenergyworkcondition，singlechipmicrocomputer。名目摘要 1Abstract 2第1章緒論 71.1前言...............................................71.2國內(nèi)外進展狀況.....................................9第2章 供熱系統(tǒng)方案及特性爭論 112.1熱力站把握系統(tǒng)簡介................................112.2換熱首站的工作原理和把握方案.....................112.2.1換熱站的工作原理..................................112.2.2換熱站把握方案....................................122.3把握系統(tǒng)數(shù)學模型的建立............................152.4熱力站系統(tǒng)把握原理................................202.4.1溫度把握.........................................21`2.4.2定壓補水..........................................232.5供熱系統(tǒng)的水力與熱力工況.........................232.5.1供熱系統(tǒng)水力工況..................................232.5.2供熱系統(tǒng)的定壓....................................242.5.3供熱系統(tǒng)熱力工況..................................262.5.4水力工況對熱力工況水平失調(diào)的影響.................第3章把握系統(tǒng)硬件設(shè)計 29263.1把握系統(tǒng)硬件框圖..................................293.2A/DD/A轉(zhuǎn)換器的選擇............................313.2.1A/D轉(zhuǎn)換器........................................313.2.2D/A轉(zhuǎn)換器........................................333.3放大電路和選擇開關(guān)................................343.3.1放大電路..........................................343.3.2選擇開關(guān)..........................................343.4電源電路..........................................353.5V/I轉(zhuǎn)換電路......................................363.6RS232接口電路....................................373.7顯示電路..........................................383.8鍵盤電路..........................................39第4把握系統(tǒng)軟件設(shè)計................................414.1系統(tǒng)主程序流程圖..................................414.2把握程序流程圖....................................434.3局部模塊流程圖....................................444.3.2循環(huán)泵模塊流程圖..................................464.3.3A/D轉(zhuǎn)換模塊流程圖................................46第54.3.4鍵盤模塊流程圖....................................系統(tǒng)抗干擾分析 50475.1系統(tǒng)抗干擾分析....................................505.2單片機抗干擾技術(shù)..................................525.3A/DD/A轉(zhuǎn)換電路的抗干擾措施................535.3.1A/D轉(zhuǎn)換電路抗干擾措施............................53結(jié)論5.3.2D/A轉(zhuǎn)換電路抗干擾措施.............................................................................5654致謝.................................................57參考文獻 58DirectoryChapter1Introduction ................................... 錯誤！未定義書簽。1.1Forewords ............................................. 錯誤！未定義書簽。1.2ThedevelopmentinbothChinaandabroad 錯誤！未定義書簽。Chapter2 Provideshotsystemprojectandcharacteristicresearch 錯誤！未定義書簽。Thermalstation controlasystembriefintroduction 錯誤！未定義書簽。The workprincipleandcontrolproject offirstthermalstation 誤！未定義書簽。TheworkprincipleofthermalStation 錯誤！未定義書簽。ThecontrolprojectofthermalStation..... 錯誤！未定義書簽。Controltheestablishmentofsystemmathematicsmodel 錯誤！未定義書簽。Thesystemcontrolsprincipleofthermalstation 錯誤！未定義書簽。Thetemperaturecontrols ..................... 錯誤！未定義書簽。Certainlypresstorepairwater 錯誤！未定義書簽。Water power and thermodynamic energy work condition ofprovidehotsystem ....................................... 錯誤！未定義書簽。Waterpowerofprovidehotsystem.......... 錯誤！未定義書簽。Certainlypressofprovidehotsystem ..錯誤！未定義書簽。Workconditionofprovidehotsystem .錯誤！未定義書簽。Water power work the influence ofthe condition upon thethermodynamicenergyworkconditionlevelmaladjustment 錯誤！未定義書簽。Chapter3 Controlasystemhardwaredesign 錯誤！未定義書簽。Thecontrolsystemhardwareframediagram 錯誤！未定義書簽。ThechoiceofA/DandD/Aconvert 錯誤！未定義書簽。3.2.1A/Dconvert........................................... 錯誤！未定義書簽。3.2.2D/Aconvert........................................... 錯誤！未定義書簽。Enlargecircuitandchoiceswitch 錯誤！未定義書簽。3.3.1 Enlargecircuit ...................................... 錯誤！未定義書簽。3.3.2Choiceswitch........................................ 錯誤！未定義書簽。3.4Powercircuits ........................................ 錯誤！未定義書簽。3.5V/I convertcircuit .................................. 錯誤！未定義書簽。3.6RS232interfacecircuit .......................... 錯誤！未定義書簽。3.7Showcircuit .......................................... 錯誤！未定義書簽。3.8Keyboardcircuits ................................... 錯誤！未定義書簽。Chapter4 Controlsasystemsoftwaredesign 錯誤！未定義書簽。Theflowchartofsystemlordprocedure 錯誤！未定義書簽。Theflowchartof controlprocedure 錯誤！未定義書簽。Theflowchartofpartsofmoldpiece 錯誤！未定義書簽。Theflowchartofcirculatingpump chart錯誤！未定義書簽。TheflowchartofA/Dconvert ................. 錯誤！未定義書簽。Theflowchartofkeyboardcircuits......... 錯誤！未定義書簽。Chapter5Analyticalofthesystemanti-interference 錯誤未定義書簽。Analyticalofthesystemanti-interference 錯誤！未定義書簽。Anti-interferencetechniqueofsinglechipmicrocomputer 錯誤！未定義書簽。Anti-interferencemeasureof A/DandD/Aconvert 義書簽。Anti-interferencemeasureofA/Dconvert 錯誤！未定義書簽。Anti-interferencemeasureofD/Aconvert 錯誤！未定義書簽。Conclusion....................................................... 錯誤！未定義書簽。Acknowledgements........................................... 錯誤！未定義書簽。Bibliography.................................................... 錯誤！未定義書簽。1章緒論前言人們在社會生產(chǎn)和日常生活中都需要使用大量的熱能，將自然界的能量直接或間接地轉(zhuǎn)化為熱能，以滿足人們的需要。眾所周知，供熱就是用人工方法向室內(nèi)供給熱量，保持確定的室內(nèi)溫度，以制造適宜的生活或工作條件的技術(shù)。在19世紀末，以集中供熱技術(shù)為根底，開頭消滅以熱水或蒸汽作為熱媒，由熱源集中向一個城鎮(zhèn)或較大區(qū)域供給熱能的方式---集中供熱。所謂集中供熱系統(tǒng)就是指以熱水或蒸汽作為熱媒，集中向一個具有多種形式熱用戶的較大區(qū)域供給熱能的系統(tǒng)。它由主熱源、熱力網(wǎng)、熱力站和多種形式熱用戶組成。主熱源通過熱力管網(wǎng)把熱媒輸送到城市各個地區(qū)的熱力站，在此借助于換熱機組這一重要設(shè)備經(jīng)過充分的熱交換，將滿足供暖溫度要求的供暖熱水供給到多種形式的熱用戶處。目前，在我國集中供熱系統(tǒng)自動把握的運行現(xiàn)狀是:主熱源由于實行了熱電聯(lián)產(chǎn)，其規(guī)模大、數(shù)量眾多。而大多數(shù)的熱力站換熱機組和關(guān)心設(shè)備的運行仍有相當大的一局部還處于人工調(diào)整狀態(tài)，運行的經(jīng)濟性能很不抱負。人工調(diào)整方式具有以下明顯缺點:把握精度差。由于人的生理因素制約，操作人員對外界的觀看和把握力氣受到限制，同時受主觀意識的影響，人工調(diào)整設(shè)備單憑閱歷進展，設(shè)備運行的工況并未處于最正確的狀態(tài)，運行參數(shù)波動大，能耗高。勞動生產(chǎn)率低，生產(chǎn)本錢高。由于人的體力關(guān)系，操作人員直接操縱設(shè)備的功率是有限的，同時生產(chǎn)過程的強化，需要多人來完成某個工業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)過程的連續(xù)性操作，工資支付、培訓費用等導致生產(chǎn)本錢增加。為了轉(zhuǎn)變這種落后的狀況，提高熱力站運行的經(jīng)濟性能，充分發(fā)揮現(xiàn)有供熱系統(tǒng)的潛力，實行供熱工程的科學化治理，對熱力站進展自動化改造己是當務(wù)之急。設(shè)置自動把握系統(tǒng)相比人工調(diào)整則具有以下優(yōu)點:l.把握精度高:由于使用自動扮裝置對設(shè)備運行參數(shù)和生產(chǎn)現(xiàn)場條件實行在線監(jiān)控，準時抑制各種干擾因素的影響，實施最優(yōu)把握，保證了設(shè)備在最正確工況下運行，運行參數(shù)滿足生產(chǎn)工藝的要求;同時延長了設(shè)備的使用壽命，提高了設(shè)備利用率。提高勞動生產(chǎn)率，減低本錢:由于使用自動扮裝置代替人的操作，使生產(chǎn)過程在最優(yōu)條件下連續(xù)進展，加快了生產(chǎn)速度，節(jié)能降耗，降低本錢，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益。減輕勞動強度，改善勞動條件:生產(chǎn)過程的現(xiàn)場環(huán)境一般而言比較惡劣。實施自動把握后，操作人員只需在儀表室內(nèi)觀看自動化儀表的運行狀況，必要時進展人工干預，避開了在現(xiàn)場從事大量且有礙安康的的操作。保證安全生產(chǎn):對生產(chǎn)過程的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置自動信號和聯(lián)鎖保護裝置。一旦工況消滅特別、系統(tǒng)運行參數(shù)越限，則發(fā)出聲光報警信號，實行相應(yīng)緊急處理措施，防止事故的發(fā)生或擴大。削減大氣污染:生產(chǎn)過程的自動化使得熱工設(shè)備(如鍋爐、高溫熱處理爐等)的燃燒工況得到極大地改善，產(chǎn)生的粉塵量、煙霧量急劇削減，大氣環(huán)境中的空氣品質(zhì)得到改善和保障。綜上所述，集中供熱系統(tǒng)自動化尤其是熱力站的自動化是集中供熱技術(shù)進展的必定趨勢，同時也是提高熱力站換熱機組整體綜合性能、保證供熱質(zhì)量的迫切需要。因而成為供熱技術(shù)爭論的熱點之一，此舉必將進一步推動集中供熱系統(tǒng)現(xiàn)代化的普及和進展。國內(nèi)外進展狀況國外，特別是在北歐國家，從20世紀70年月能源危機以來，格外重視建筑節(jié)能工作，并制定了有關(guān)政策、法規(guī)以及相配套的技術(shù)措施，特別針對采暖系統(tǒng)安設(shè)自動把握裝置，以使用戶能夠充分利用自由熱，對于舒適度提出了明確的要求。國外興盛國家的集中供熱系統(tǒng)均為動態(tài)的變流量系統(tǒng)，其調(diào)整與把握技術(shù)先進，調(diào)控手段完善，設(shè)備質(zhì)量高，通常一次熱網(wǎng)所供給的熱量在換熱站交換成二次采暖熱水和民用生活熱水，在換熱站的二次水系統(tǒng)中均安裝有變頻調(diào)速的水泵，差壓把握器、電動調(diào)整閥、氣溫補償器以及回水溫度限制器等設(shè)備，有了一整套成熟的供熱系統(tǒng)運行模式。在把握上，根本上承受以壓差把握為主的方案，其根本方法是把握供熱系統(tǒng)最不利環(huán)路的供回水壓差不小于給定值，而最不利環(huán)路的壓差把握，實際上只為流量的調(diào)整供給了可能，本身并不等于進展了流量調(diào)整。各用戶流量的調(diào)整，則是通過熱源的集中調(diào)整和用戶熱入口的局部調(diào)整即散熱器處溫控閥的個體調(diào)整進展的。為適應(yīng)溫控閥主動調(diào)整引起的水力工況的變化，國外供熱系統(tǒng)在用戶入口和熱源處都加設(shè)了自控裝置。在用戶入口有溫控器維持溫度，有循環(huán)泵保證顯著，在國外得到普遍應(yīng)用。這種集中和局部自控裝置的設(shè)置，適應(yīng)了調(diào)整工況下用戶作用壓差的變化，保證了室內(nèi)熱舒適的要求。與國外相比，我國目前采暖系統(tǒng)相當落后，具體表達在供熱品質(zhì)差，室溫冷熱不均，系統(tǒng)熱效率差，不僅多消耗成倍的能量，而且用戶不能自行調(diào)整室溫。當前采暖費按面積(平方米)計費，無助于用戶的節(jié)能意識，以至于消滅一些不正常的現(xiàn)象。如室溫過高開窗，室溫過低投訴，使得設(shè)計人員及業(yè)主盡量加大鍋爐、水泵及散熱器容量，造成效率低、高能耗的重復鋪張。我國能源緊缺，而采暖用能又格外鋪張。據(jù)資料介紹，我國住宅建筑采暖能耗為相近氣候條件的興盛國家的3倍左右。目前的采暖用能己占全國商品能源總消耗的9.6%，而冬季采暖區(qū)域主要集中在東北、華北、西北等少數(shù)地區(qū)，采暖能耗不僅造成資源的鋪張，而且是大氣污染的一個重要因素。在功能上，興盛國家通常室內(nèi)保證溫度是2216℃，而且我國的供熱品質(zhì)很差，室溫冷熱不均，系統(tǒng)熱效率差，沒有計量末端能耗的手段，用戶不能自行設(shè)定和調(diào)整室溫等等。10我國城市集中供熱目前存在的能源鋪張主要來源于:由于當時建筑設(shè)計落后，建筑的保溫隔熱和氣密性能差;采暖系統(tǒng)相當落后，自動化程度不高。造成的結(jié)果是:(l)低負荷、低效率。我國供熱采暖系統(tǒng)普遍在低負荷、低效率下運行，實際供暖面積平均只有設(shè)備力氣的40%左右。管網(wǎng)輸送熱量效率低，管道泄漏和透水現(xiàn)象嚴峻。(2)缺乏自動把握設(shè)施。我國供暖系統(tǒng)自動化程度低，只有簡潔的調(diào)整手段，不能從整體上進展把握，造成熱用戶水力水平失調(diào)、垂直失調(diào)嚴峻，各供熱小區(qū)冷熱不均，供熱質(zhì)量難以保證，供熱缺乏和過度時，沒有有效的調(diào)整手段。(3)缺乏有效的計量手段。采暖系統(tǒng)一般擔憂裝計量熱表，沒有計量收費，這是造成用戶不會去主動節(jié)能的主要緣由，沒有計量也造成了治理運行人員沒有具體的數(shù)量上的依據(jù)來運行治理。2供熱系統(tǒng)方案及特性爭論熱力站把握系統(tǒng)簡介集中供熱又稱區(qū)域供熱(Districtheating)，以熱水和蒸汽為載能體，通過管網(wǎng)為一個區(qū)域的全部熱用戶供熱。集中供熱系統(tǒng)由熱源、熱用戶和熱網(wǎng)三局部組成。熱源負責制備熱媒，熱力網(wǎng)負責輸送熱媒。熱用戶是指用熱場所，集中供熱系統(tǒng)的熱用戶有供暖、通風、熱水供給、空氣調(diào)整及生產(chǎn)工藝等用熱系統(tǒng)6。熱力站和熱水管網(wǎng)是連接熱源和熱用戶的重要環(huán)節(jié)，在整個供熱系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。熱水管網(wǎng)又分為一次網(wǎng)與二次網(wǎng)，一次網(wǎng)是指連接于城市管網(wǎng)與換熱站之間的管網(wǎng)。二次網(wǎng)是指連接于換熱站與熱用戶之間的管網(wǎng)。換熱站是指連接于一次網(wǎng)與二次網(wǎng)并裝有與用戶連接的相關(guān)設(shè)備、儀表和把握設(shè)備的機房。它用于調(diào)整和保持熱媒參數(shù)(壓力、溫度和流量)，使供熱和用熱到達安全經(jīng)濟運行，是熱量交換、熱量安排以及系統(tǒng)監(jiān)控、調(diào)整的樞紐。熱力站的作用是將供熱管網(wǎng)輸送的熱媒加以調(diào)整、轉(zhuǎn)換，依據(jù)用戶的需要安排給各個熱用戶。換熱首站的工作原理和把握方案換熱站的工作原理熱源供給的高溫水由一次熱網(wǎng)送至各換熱站，在換熱站中，一次熱網(wǎng)高溫水通過換熱器與循環(huán)水相混合，進展熱量交換，將熱能傳遞給二次網(wǎng)循環(huán)水，再由二次網(wǎng)經(jīng)供熱管道輸送到用戶，冷卻的回水返回二次網(wǎng)回水管，一次網(wǎng)回水降溫后回到熱源。供熱系統(tǒng)的熱負荷是隨室外氣候條件而變化的，為了保證供熱質(zhì)量，節(jié)約能源，就必需依據(jù)熱負荷的變化對供熱系統(tǒng)進展運行調(diào)整。依據(jù)調(diào)整地點不同，供熱調(diào)整可分為集中調(diào)整、局部調(diào)整和單體調(diào)整三種調(diào)整方式。集中調(diào)整在熱源處集中進展，局部調(diào)整在換熱站或用戶引入口處進展，單體調(diào)整直接在散熱設(shè)備處進展。在間接集中供熱系統(tǒng)中，熱網(wǎng)將熱能輸送到熱力站，用戶通過熱力站從熱網(wǎng)獵取熱能。因而熱力站的運行工況直接影響著整個供熱系統(tǒng)的運行工況和供熱效果。熱力站的主要任務(wù)是確定和保持熱媒介參數(shù)(壓力、溫度和流量)，使其到達熱力站供熱裝置安全和經(jīng)濟運行所需值。為了保證熱網(wǎng)穩(wěn)定運行，通過準時的參數(shù)檢測，覺察故障,維持系統(tǒng)正常工作。此外，為防止因停電或微機故障而發(fā)生事故，熱力站把握系統(tǒng)還設(shè)有常規(guī)就地儀表和手動操作閥。至于熱力站的供熱把握方式，在同一階段內(nèi)，二次水網(wǎng)的循環(huán)流量保持不變。依據(jù)二次網(wǎng)的供水溫度調(diào)整一次網(wǎng)蒸汽流量，進而把握二次網(wǎng)供熱量，滿足用戶熱需求。換熱站把握方案首站的作用主要是為熱網(wǎng)系統(tǒng)供給符合確定溫度、流量、壓力要求的熱媒，在本系統(tǒng)中熱媒為熱水。把握的主要目的就是為了使系統(tǒng)在滿足用戶需求的前提下，更加安全，經(jīng)濟地運行。熱網(wǎng)首站把握系統(tǒng)，是集中供熱系統(tǒng)的總控站點，它是整個供熱管網(wǎng)的供水出口以及回水入口。換熱首站在整個熱網(wǎng)中的作用就是利用從發(fā)電機蒸汽渦輪處留出的乏汽，依據(jù)室外溫度的變化，調(diào)整主閥門的開關(guān)度，讓其與供水進展熱交換，把熱能傳遞出去。在當室外溫度發(fā)生大的變化時，也可準時調(diào)整熱網(wǎng)，實現(xiàn)熱量均攤，滿足用戶的用熱需求，并在室外溫度較高時，節(jié)約熱能，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益。由于取暖用戶均沒有室溫自動調(diào)整裝置，為了做到即經(jīng)濟運行又保證供熱質(zhì)量，承受圖2.1所示的二次供水溫度自控系統(tǒng)對供熱工況進展分階段質(zhì)調(diào)整。通過對各二次供熱系統(tǒng)的溫度檢測、分析，結(jié)合外界干擾因素(天氣溫度)，算出最正確的供水溫度，通過對一次熱網(wǎng)的流量把握，使供熱系統(tǒng)在滿足用戶需求量的前提下，保持最正確工況12。承受電動調(diào)整閥把握進入分散式汽水換熱器的一次蒸汽量，從而把握二次供水溫度，使得二次供水溫度維持在給定值上。通過把握變頻器來把握補水泵的轉(zhuǎn)速，從而轉(zhuǎn)變系統(tǒng)的補水量，維持供水系統(tǒng)的恒壓點壓力恒定。換熱器換熱器一次給水二次給水溫度壓力二次給水調(diào)整閥熱源二次回水補水泵一次回水循環(huán)泵二次回水溫度壓力2.1首站工藝流程圖首站通過調(diào)整供熱管網(wǎng)的供水流量、供水溫度、供水壓力來保證供熱管網(wǎng)的正常運行。從鍋爐出來的高溫高壓蒸汽，經(jīng)過減溫減壓后，在換熱器內(nèi)與供給二次網(wǎng)的循環(huán)水充分換熱，使循環(huán)水升溫，到達二次網(wǎng)需的溫度、流量要求。循環(huán)水由循環(huán)泵加壓送出。換熱器如圖2.2所示。本系統(tǒng)所需檢測的參數(shù)為循環(huán)水進出口溫度、進出口壓力、瞬時供回水流量。蒸汽減壓閥蒸汽減壓閥供水蒸汽乏汽分散水疏水閥門疏水回水2.2分散式汽水換熱器構(gòu)造在供熱系統(tǒng)中，供暖熱負荷的計算是以建筑物耗熱量為依據(jù)的，而熱量的計算又是以穩(wěn)定傳熱概念為根底。實際上外圍護構(gòu)造層內(nèi)、外各點溫度并格外數(shù)，它與室外溫度、濕度、風向、風速和太陽輻射強度等氣候條件親熱相關(guān)，其中起打算作用的是室外溫度。因此依據(jù)室外溫度變化，對供熱系統(tǒng)進展相應(yīng)的自動把握，可適應(yīng)用戶室內(nèi)熱負荷變化，保持室內(nèi)要求的溫度，避開熱量鋪張，使熱能得到合理利用14。對于間接連接的供熱系統(tǒng)，宜承受溫度調(diào)整法，被調(diào)參數(shù)可以是供、回水溫度或供、回水平均溫度；主要調(diào)整參數(shù)是一次網(wǎng)循環(huán)流量和電動調(diào)整閥的開度。當供熱系統(tǒng)在外界干擾下，被調(diào)參數(shù)的實際運行值與給定值不全都時，就需要通過對調(diào)整參數(shù)的調(diào)整，消退被調(diào)參數(shù)的偏差。由于供熱系統(tǒng)熱惰性大，屬于大滯后系統(tǒng)，對于調(diào)整規(guī)律的選擇，適合于采樣調(diào)整，即電動調(diào)整閥不連續(xù)調(diào)整，避開產(chǎn)生振蕩，使被調(diào)參數(shù)消滅上下反復波動現(xiàn)象，這樣調(diào)整效果反而不好。采樣調(diào)整就是對電動調(diào)整閥進展間歇性調(diào)整，可實行l(wèi)～2小時調(diào)整一次的方法，這要視供熱系統(tǒng)的規(guī)模大小而定。系統(tǒng)越大，調(diào)整間隔應(yīng)愈長，這樣可以充分反映延時的影響。每次調(diào)整，電動調(diào)整閥的開度變化也不能過大，調(diào)整幅度△L應(yīng)由當前的閥門開度L和溫度偏差△t打算:LaLbt %。式中a、b-大于0小于1的指數(shù)系數(shù)，它們打算于電動調(diào)整閥的調(diào)整特性。確定a、b的原則應(yīng)是當前調(diào)整閥的開度L愈小，每次調(diào)整的幅度△L應(yīng)更小。pp對于間接連接系統(tǒng)，溫度偏差按下式計算:tt”tppp式中：t”p

二次管網(wǎng)供、回水平均溫度給定值;tp—獷長二次管網(wǎng)供、回水平均溫度實際值19。把握系統(tǒng)數(shù)學模型的建立本文承受一種方法是調(diào)整流量使之隨供熱熱負荷的變化而變化，使熱水網(wǎng)路的相對流量比等于供暖的相對熱負荷比，下面推導質(zhì)量-流量的溫度曲線方程。1GQ (2-l)11式中：G1

熱水網(wǎng)路一次網(wǎng)側(cè)相對流量比;Q—相對供暖熱負荷比。依據(jù)熱水網(wǎng)路和水一水換熱器的供熱和放熱的熱平衡方程式可得出Q=G1

ττgg

-τ-τh (2-2)hQ K

tt (2-3)式中：g

--熱水網(wǎng)路一次網(wǎng)側(cè)供水溫度，℃; --熱水網(wǎng)路一次網(wǎng)側(cè)回水溫度，℃;h--熱水網(wǎng)路一次網(wǎng)側(cè)設(shè)計供水溫度，℃;g--熱水網(wǎng)路一次網(wǎng)側(cè)設(shè)計回水溫度，℃;hK --水一水換熱器的相對傳熱系數(shù);t--在運行工況時，水一水換熱器的對數(shù)平均溫差，℃t--在設(shè)計工況時，水一水換熱器的對數(shù)平均溫差，℃。水-水換熱器的相對傳熱系數(shù)一般可以按式2-4計算:KG0.5G0.51 2 (2-4)式中:G2

--熱水網(wǎng)路二次網(wǎng)側(cè)相對流量比。二級網(wǎng)側(cè)也承受質(zhì)量流量調(diào)整，并使G2Q,則式(2-4)可化簡為K Q

0.5Q

Q (2-5)將式(2-l)、(2-4)代入上述兩個熱平衡方程式(2-2)、(2-3)中，整理可得 -g h

g

-consth

(2-6)式(2-7)可轉(zhuǎn)化為

tt1

(2-7)〔 -t

-t〕tt

g g -t h hgln gg-th h

(2-8)式中：tg

--熱水網(wǎng)路二次網(wǎng)側(cè)供水溫度，℃;t--熱水網(wǎng)路二次網(wǎng)側(cè)回水溫度，℃;h由二次網(wǎng)側(cè)公式t tQG

g h

(2-9)2 tg

th整理后得

t tg

tg

th

const (2-10)將式(2-6)、(2-10)代入(2-8)后整理得 tgg

gg

)(t

t)lng

g

)th

g h g ht

(2-11)可以看出，式(2-11)右邊為常數(shù)，引入常數(shù)C()(t

t)g h gt

h

(2-12)則 tg

g ec g g

)th h

(2-13)由此得出:

(t)ect g h h gg ec1 (2-14) h g

g

)h

(2-15)w上述的供暖溫度曲線方程中tgth為未知數(shù)，在某一室外溫度twtg

th的值可由供暖系統(tǒng)的質(zhì)量-流量調(diào)整計算公式確定。通過求解即可確定質(zhì)量-流量調(diào)整時的相應(yīng)供,回水溫度g和h的值。通過理論分析，可以給供熱自動把握的參數(shù)把握供給依據(jù)。承受質(zhì)量-流量調(diào)整方法，網(wǎng)路流量隨供暖熱負荷的削減而削減，可以大大節(jié)約網(wǎng)路循環(huán)水泵的電能消耗。但在系統(tǒng)中需要循環(huán)水泵設(shè)置變頻和配置相應(yīng)的自控設(shè)施，才能到達滿足的運行效果?；诮?jīng)濟和運行上的考慮，我們認為熱源的調(diào)整在一天之內(nèi)應(yīng)以質(zhì)調(diào)為主，依據(jù)每天的負荷推想確定適宜的供水溫度，向熱源提出供水溫度的要求6。量調(diào)整是調(diào)整循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，保證管網(wǎng)末端的供回水壓差，同時把握熱源的回水溫度。熱力系統(tǒng)本身是一個大的熱慣性系統(tǒng)，且影響因素千變?nèi)f化，因此做到準確把握格外困難。這是由于一方面氣象條件的變化很簡潔且不行準確推想，另一方供熱系統(tǒng)本身存在嚴峻的滯后問題，即室外氣象條件的變化是確定的，而且對室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生影響存在確定的滯后，供熱調(diào)整又是有條件的，不行能過于頻繁地調(diào)整，而且介質(zhì)的傳輸必定產(chǎn)生確定的滯后，再加上散熱器系統(tǒng)的滯后，因此，準確的供熱量需求是以負荷推想為根底的，需要較長的響應(yīng)時間。但是另一方面熱力系統(tǒng)本身又是一個大的熱容系統(tǒng)，這就使得環(huán)境氣象條件的急劇變化會被熱力系統(tǒng)吸取，所謂以慢制快，再加上用戶本身的適應(yīng)力氣對環(huán)境質(zhì)量的要求留有余地，因此前幾天的環(huán)境溫度會對現(xiàn)在的熱負荷需求產(chǎn)生直接的影響。所以，我們只要依據(jù)天氣預報以及前幾天的天氣狀況，建立天氣預報模型系統(tǒng)，就可以進展較為合理準確的負荷推想.在首站熱量計量已實現(xiàn)的根底上，通過大量理論計算、實際的運行數(shù)據(jù)及運行閱歷，依據(jù)天氣預報等的負荷推想，完全可以擬合出室外溫度和首站供熱量的關(guān)系曲線。因此，依據(jù)實際需求供給熱量，做到按需供熱，才是最經(jīng)濟，最合理的運行方案。每日的室外溫度在一天內(nèi)會呈周期性變化，由于供熱系統(tǒng)的熱容性，可以求出當天的平均室外溫度，作為下一個供熱日的負荷推想依據(jù)。在此根底上可以確定首站的供熱參數(shù)，包括流量和供回水溫度。當承受分時段的供熱方式時，可以通過每一室外溫度段對應(yīng)一個供暖溫度的方式。換熱站供水溫度曲線可按確定時間內(nèi)的平均室外溫度平均值生成的供水溫度曲線。熱力站系統(tǒng)把握原理該系統(tǒng)由二次供水溫度把握環(huán)PID(T)和一次回水流量把握環(huán)PID(F)組成串級PID調(diào)整回路，把握功能框圖如圖2.3所示。TO T1G 熱用一次供水 T2G二次供水 戶TIGF2BT2RfTO)+-

一次供水溫度前饋二次補水量前饋+溫度調(diào)整器

++ PID(F) + 流量調(diào)整器-循環(huán)泵

P2H

軟化水箱溫度計流量反響

一次回水

F2B溫度反響2.3把握功能框圖其中T0T2R—二次網(wǎng)把握溫度；P2H—二次網(wǎng)把握PID(T)—溫度把握環(huán)PID調(diào)整器；T1GT2G二次網(wǎng)供水溫度；F2B—二次網(wǎng)補水流量；PID(F)—流量把握環(huán)PID調(diào)整器。從T2RT2G，設(shè)計成具有流量內(nèi)環(huán)，溫度外環(huán)的串級把握系統(tǒng)，是熱力站把握的主回路，二次網(wǎng)把握溫度T2R依據(jù)室外溫度經(jīng)補償運算獲得，在確定的T2R下，各種擾動造成的T2G與T2R的偏差均可以通過PID(T)PID(F)進展調(diào)整，使T2趨近T2R二次定壓補水系統(tǒng)，從外表看是獨立于回路之外，但從整體上分析，它有著較重的作用，是整個熱力站正常運行的前提。由于二次失水量是隨機的，造成補水量也是隨機的，并直接影響二次網(wǎng)供熱質(zhì)量。單片機把握系統(tǒng)必需把這個獨立回路考慮進去，為此設(shè)計了補水流量F2B的前饋把握環(huán)節(jié)。通過主反響回路雖然可以使T2G趨近T2R，但必需在T2G偏離T2R被測量后才實施調(diào)整，調(diào)整又經(jīng)兩級PID，造成很長滯后時間，引入補水前饋后，把握系統(tǒng)準時感知補水量增大〔〕，在測到降低〔〕之前，只通過PID(F)加大〔減小〕一次水流量，使把握回路滯后時間大大縮短，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定7。—次供水溫度T1G前饋的功能與二次補水前饋功能類似，無論一次網(wǎng)非調(diào)風氣還是調(diào)風氣運行在熱電廠與調(diào)風鍋爐房聯(lián)網(wǎng)的質(zhì)—量調(diào)整方式，T1G本身既有主動變化的因素，又有受各種隨機擾動而隨機變化的可能。T1G的變化直接影響T2G的穩(wěn)定，因此需引入一次供水溫度前饋，調(diào)整原理是:質(zhì)×量=常數(shù)，即用熱載體的量〔〕補償其質(zhì)〔〕的變化。2.4.1溫度把握換熱站的根本把握策略就是要保證二次水出口有一個恒定的預設(shè)定溫度，把握元件是換熱器一次網(wǎng)側(cè)的電動調(diào)整閥，該閥門把握進入換熱器的蒸汽的流量從而把握二次供水的溫度。將預設(shè)定溫度作為給定值，測量二次供水溫度值作為反響值，閥門的開度作為輸出值，保證二次供水溫度的恒定。預設(shè)定溫度依據(jù)室外溫度和二次網(wǎng)供回水水溫調(diào)整曲線計算得出，每個換熱站均安裝了室外溫度傳感器，通過公式(y=2.381x+68.1)計算出當前的預設(shè)定溫度，其中X為室外的溫度。這個設(shè)定點是隨著室外溫度的變化而轉(zhuǎn)變的。圖2.4為換熱站溫度把握系統(tǒng)框圖。溫度調(diào)整溫度調(diào)整蒸氣電動調(diào)整閥換熱器溫度變送器2.4溫度把握系統(tǒng)框圖本文重點介紹了熱網(wǎng)首站通過檢測室外溫度，調(diào)整首站一次側(cè)的電動調(diào)整閥，把握蒸汽的流量進而間接的把握二次站的供水溫度，到達供熱曲線(如圖2.5)℃th℃th溫度供水回水溫度tw1301201101009080706056.4504038.6430℃5 0 -5 -10 -15 -20 -262.5二次網(wǎng)供回水水溫調(diào)整曲線2.4.2定壓補水圖2.6給出了補水泵變頻調(diào)速定壓的調(diào)整框圖。一般承受旁通管定壓方式，此時壓力給定值定不變，由壓力傳感器測出循環(huán)水泵旁通管上被調(diào)壓力值，將其壓力信號反響與壓力給定值比較。假設(shè)不等，由調(diào)整器算出變頻器的輸入電流，變頻器依據(jù)輸入電流值，自動將頻率調(diào)至其相應(yīng)值，變頻器將頻率輸出信號傳給補水泵，進而轉(zhuǎn)變補水泵流量，調(diào)整補水量，使恒壓點壓力維持恒定值。給定 旁通壓力調(diào)整器 變頻器 補水泵-壓力傳感器2.6變頻調(diào)速定壓調(diào)整框圖供熱系統(tǒng)的水力與熱力工況供熱系統(tǒng)水力工況供熱系統(tǒng)中流量、壓力的分布狀況稱為系統(tǒng)的水力工況。供熱系統(tǒng)供熱質(zhì)量的好壞，與系統(tǒng)的水力工況有著親熱的聯(lián)系?，F(xiàn)有供熱系統(tǒng)普遍存在的冷熱不均現(xiàn)象，主要緣由就是系統(tǒng)水力工況失調(diào)所致。供熱系統(tǒng)的定壓供熱系統(tǒng)正常運行時對水壓的根本要求:保證用戶有足夠的資用壓頭(指熱網(wǎng)供給應(yīng)當用戶室內(nèi)系統(tǒng)可能消耗的最大壓力)，保證散熱設(shè)備不被壓壞，保證供熱系統(tǒng)布滿水不倒空，保證系統(tǒng)不汽化，否則供熱系統(tǒng)不能正常運行。為此，需要通過對系統(tǒng)的水壓分析，制定合理的靜水壓線和恒壓點。靜水壓線表示供熱系統(tǒng)在靜止狀態(tài)下，系統(tǒng)內(nèi)熱媒的總水頭值，亦即系統(tǒng)充水后保證系統(tǒng)各點都能灌滿水的最低水頭值。這是系統(tǒng)正常運行的前提條件。在供熱系統(tǒng)運行或者停頓狀態(tài)下，壓力始終恒定不變的點稱為恒壓點。同一個供熱系統(tǒng)中，在無泄漏補水并無視熱媒體積膨脹的前提下，恒壓點的壓力值唯一且等于靜水壓線值。保證恒壓點壓力恒定的技術(shù)措施，稱為供熱系統(tǒng)定壓。確定定壓方式，是供熱系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容。在供熱系統(tǒng)中，供暖系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)或停趕忙，其回水管的壓力水頭都必需高于用戶系統(tǒng)的充水高度，以防止系統(tǒng)倒吸入空氣，破壞正常運行和腐蝕管道。因此維持恒壓點壓力恒定是供熱系統(tǒng)正常運行的根本前提。系統(tǒng)的定壓把握是熱網(wǎng)把握的重要組成局部PI。供熱系統(tǒng)的定壓方式有膨脹水箱定壓、補水泵定壓、補水泵變頻調(diào)速定壓、氣體定壓罐定壓等多種。針對乘銀集中供熱熱網(wǎng)換熱站的狀況，這里只重點介紹補水泵變頻調(diào)速定壓。補水泵變頻調(diào)速定壓的根本原理是依據(jù)供熱系統(tǒng)的壓力變化，轉(zhuǎn)變電源頻率，平滑無極地調(diào)整補水泵轉(zhuǎn)速，從而準時調(diào)整補水量，實現(xiàn)系統(tǒng)定壓點壓力的恒定21。循環(huán)泵循環(huán)泵用戶泄水調(diào)整閥閥變頻泵2.7補水泵系統(tǒng)示意圖該定壓方式的關(guān)鍵設(shè)備是變頻器，其工作原理是把通常50Hz的溝通電先變?yōu)橹绷麟?，再?jīng)過逆變器把直流電變換為另一種頻率的溝通電。由于電源頻率的轉(zhuǎn)變，從而到達補水泵調(diào)速的目的。頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系可由下式表示:60f(1s)npn—異步電機即水泵轉(zhuǎn)速，r/min;fHz;S—異步電機轉(zhuǎn)差率，即電機定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之差值比;P—電機的極對數(shù)由上式可知，當P、S確定時，電機即水泵轉(zhuǎn)速與輸入電源的頻率成正比關(guān)系。頻率愈高，轉(zhuǎn)速愈快，頻率愈小，轉(zhuǎn)速愈慢。水泵的流量G(m3/h)、揚程H(m)、功率P(w)和葉輪轉(zhuǎn)速n(r/min)之間有如下關(guān)系：G n 1 1G n2 2

H 1 1H 2

P n3 1 1P n32 2由上式可知，水泵流量與頻率也成正比關(guān)系，調(diào)整頻率即調(diào)整轉(zhuǎn)速，則可直接調(diào)整補水泵的補水量。由于水泵的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，轉(zhuǎn)速下降時，功率下降極大，故變速調(diào)整流量在提高機械效率和削減能源消耗方面是最為經(jīng)濟合理的。與補水泵定壓相比較，補水泵變頻調(diào)速定壓節(jié)能效果明顯。供熱系統(tǒng)熱力工況熱系統(tǒng)中溫度、供熱量、散熱量的分布狀況稱為供熱系統(tǒng)的熱力工況，供熱系統(tǒng)的熱力工況與其水力工況有著密不行分的聯(lián)系，甚至可以說水力工況爭論是熱力工況爭論的前提。t=18℃。在實際運行時，考慮到資金、燃料的缺乏，室溫能到達16以上時，即認為滿足設(shè)計要求。供暖的主要目的是制造一個適合人們正常生活、工作和生產(chǎn)的室內(nèi)溫度環(huán)境，因此，室溫的凹凸是衡量供暖效果和進展熱力工況分析計算的最重要參數(shù)。水力工況對熱力工況水平失調(diào)的影響在散熱器的散熱量與建筑物對室外耗熱量到達熱平衡狀態(tài)下，可有如下計算公式

Q q(tn v

t) 〔1〕w式中：Qn

建筑物的耗熱量〔W〕t—室外溫度〔〕wq —建筑物在室內(nèi)外溫差為1℃的熱耗損失量〔W/〕v供暖系統(tǒng)散熱器任意工況下的散熱量可用下式計算：Q n

w(tn a g

t) 〔2〕n式中：tntg

室內(nèi)溫度〔〕供水溫度〔〕 散熱器的有效系數(shù)；nw散熱器的流量熱當量〔KJ/(h*〕a將兩式聯(lián)立可得到計算室內(nèi)溫度的公式：(Wt /q)tt n sg v wn W/q 1n s v上式反映了在供水溫度tg，室外溫度tw確定的狀況下，建筑物室內(nèi)溫度tn與系統(tǒng)水流量G(WS)的關(guān)系，水流量等于設(shè)計流量時，平均室溫即為設(shè)計室溫。水流量愈大室溫愈高，但隨著流量的增加，室溫增加比較緩慢;水流量小于設(shè)計流量時，平均室溫低于設(shè)計室溫，而且流量愈小，平均室溫下降的幅度愈大。在通常的供熱系統(tǒng)中，由于種種緣由，水力工況的水平失調(diào)難以避開。我國供熱系統(tǒng)水力工況水平失調(diào)的狀況大致為:近端用戶水流量是設(shè)計流量的2-3倍，遠端熱用戶水流量是設(shè)計流量的0.2-0.5，中端熱用戶水流量大體接近設(shè)計流量。在這種狀況下，近端熱用戶平均室溫在20℃左右甚至更高，遠端熱用戶平均室溫常常在10右甚至更低。從這里可以明顯了解到，供熱系統(tǒng)各熱用戶室溫的不均勻性，即熱力工況的水平失調(diào)，主要是由系統(tǒng)的熱用戶流量安排不均衡，即水力工況的水平失調(diào)引起的23.3章把握系統(tǒng)硬件設(shè)計把握系統(tǒng)硬件框圖溫度傳感器目前廣泛使用的溫度傳感器有熱電偶、熱電阻等，本文選擇鉑熱電阻。其測溫原理是基于“熱電效應(yīng)”，將溫度信號(非電量信號)轉(zhuǎn)換成電阻信號(電量信號)輸出，測溫精度高，性能穩(wěn)定，抗氧化。通過相應(yīng)計算、校核，得到型號Pt100輸入量程0-250℃輸出量程100-157.17Ω允許誤差±0.12Ω使用場合熱水溫度及室外空氣溫度的檢測為了消退連接導線電阻隨環(huán)境溫度的變化帶來的測量誤差，Pt100承受二線制與放大電路連接。流量傳感器測量流體介質(zhì)的流量有很多方法，按測量原理大致分為速度式、容積式、質(zhì)量式。本文選擇的是速度式流量計，渦街流量計。它是基于“卡門渦街”原理，將流量信號Qm轉(zhuǎn)換成線性對應(yīng)的模擬信號，精度高，量程比寬，性能好，構(gòu)造緊湊，壓差損失小等，適用于氣體、液體介質(zhì)。壓力傳感器壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測量中。壓電式傳感器是一種常用的加速度計。它具有構(gòu)造簡潔、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。換熱站系統(tǒng)硬件原理如圖3.1所示。溫度采樣保持溫度采樣保持轉(zhuǎn)換器溫度采樣保持電源V/I調(diào)整閥溫度采樣保持顯示選擇開關(guān)AT89C51采樣保持二次網(wǎng)流量A/D轉(zhuǎn)換器鍵盤采樣保持室外溫度復位RS232上位PC機壓力采樣保持壓力采樣保持3.1系統(tǒng)硬件原理圖從傳感器采集的各個模擬量信號進展保持采樣放大后進入模擬多路開關(guān)CD4051，再利用AD0809A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，以供把握、運算處理模塊使用。把握、運算處理模塊是整個硬件電路的核心局部，選用AT89C51單片機作主處理器。單片機是一種集成在電路芯片，是承受超大規(guī)模集成電路技術(shù)在一塊芯片上集成了CPUROM和RAM存儲器I/O接口等而構(gòu)成的具有數(shù)據(jù)處理力氣微型計算機。單片機的具有體積小、價格低、功能強、牢靠性高以及使用便利靈敏的特點，很簡潔與測控技術(shù)相結(jié)合，被廣泛的應(yīng)用到了家用電器、機器人、儀器儀表、工業(yè)把握單元以及通信產(chǎn)品中，成為電子系統(tǒng)中最為重要的工具。從單片機出來的信號經(jīng)過DAC0832D/A轉(zhuǎn)換、和V/I轉(zhuǎn)換。輸出的信號用來控制調(diào)整閥。3.2單片機最小系統(tǒng)A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的選擇A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心電路，在A/D轉(zhuǎn)換時，需要把在時間上連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成代碼離散的數(shù)字量。在進展A/D轉(zhuǎn)換時，必需在一系列選定的瞬間〔時間坐標軸一些規(guī)定的點上〕對輸入的模擬信號進展采樣，然后把這些采樣值轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。因此，一般的A/D轉(zhuǎn)換過程是通過采樣保持、量化和編碼這三個步驟完成的，即首先對輸入的模擬電信號采樣，采樣完畢后進入保持時間，在這段時間內(nèi)將采樣的電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并按確定的編碼形式給出轉(zhuǎn)換結(jié)果，然后開頭下一次采樣。3.3ADC0809與單片機的連接考慮到AT89C51為8位單片機，承受8位的A/D轉(zhuǎn)換器其接口電路最簡潔，可直接掛在數(shù)據(jù)總線上。另外溫度、壓力等都屬緩變參量，中速的逐次靠近型A/D轉(zhuǎn)換器可以滿足系統(tǒng)要求。應(yīng)選用8位ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器，這是當前最流行的中速廉價型單通道8位全MOSA/D加轉(zhuǎn)換器，市場資源豐富。ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬開關(guān)，可對8路O-5V的輸入模擬電壓信號分時進展轉(zhuǎn)換，片內(nèi)具有多路開關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、比較器、256R電阻T型網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開關(guān)、逐次靠近存放器SAR、把握與時序電路等，輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連接到單片機數(shù)據(jù)總線上。D/A轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)選用DAC0832,DAC0832是8區(qū)分率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個D/A芯片以其價格低廉、接口簡潔、轉(zhuǎn)換把握簡潔等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。其主要特點如下：區(qū)分率為8位；電流穩(wěn)定時間1us；可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；只需在滿量程下調(diào)整其線性度；單一電源供電〔+5V～+15V〕20mW3.4DAC0832與單片機連接放大電路和選擇開關(guān)放大電路由于從傳感器輸出的電壓一般比較小，在030mv之間，故要通過放大電路進展放大。承受最根本的比例運算反放大電路。500KR3500KR3VCC81K3U1A8R1123U2A3KR41NE5532R524 1K5.5KNE55324R65003.5放大電路選擇開關(guān)換熱站監(jiān)控系統(tǒng)中共有8個測點。假設(shè)每一路都單獨承受各自的輸入回路，即每一路都承受放大、采樣/A/D等環(huán)節(jié)，不僅本錢比單路成倍增加，而且會導致系統(tǒng)體積浩大。因此承受多路模擬開關(guān)。選用CD4501多路模擬開關(guān)，它是單端的8通路開關(guān)，具有雙向轉(zhuǎn)換功能。它承受16條雙引腳的雙列直插式封裝。CD4501是由電平轉(zhuǎn)換、譯碼器及8個開關(guān)電路組成的。電平轉(zhuǎn)換單元可實現(xiàn)CMOS到TTL規(guī)律電平的轉(zhuǎn)換功能。因此，其輸入電平范圍寬，數(shù)字量信號電平幅度可為3-20V，模擬量信號的峰-峰值可達20V。其譯碼器具有制止功能，便于對通道狀態(tài)的把握和通道數(shù)的擴展。3.6選擇開關(guān)與A/D選擇的連接電源電路本設(shè)計需要為單片機AT89C51和其他外設(shè)供給工作電源，穩(wěn)壓電源應(yīng)由電源變壓器，整流電路，濾波電路和穩(wěn)壓電路組成。整流作用是將溝通電壓變換成脈動電壓，濾波電路一般由電容組成，作用是將脈動電壓中的大局部紋波加以濾除，得到較為平滑的直流電壓。由于得到的輸出電壓受負載，輸入電壓和溫度的影響不穩(wěn)定，為了得到更為穩(wěn)定的電壓添加了穩(wěn)壓電路。此單片機系統(tǒng)及外圍芯片供電承受78系列三端穩(wěn)壓器件，通過全波整流，然后進展濾波穩(wěn)壓。具體的電路圖如下所示：12V電源電路原理圖3.712V電源電路5V電源電路原理圖3.85V電源電路V/I轉(zhuǎn)換電路AD694是AD公司的產(chǎn)品它是一種4-20mA轉(zhuǎn)換器，適當接線也可以使其輸出范圍為0-20mA。其主要特點是：輸出信號范圍4-20mA或0-20mA；輸入信號范圍：0-2V或0-10V；工作電源范圍寬：4.5-36V；輸入端帶有緩沖放大器；具有開路或超限報警功能；3.9DAC0832與V/I轉(zhuǎn)換電路的鏈接圖RS232接口電路RS-232接口是目前最常用地一種串口通信接口。它的全名叫“數(shù)據(jù)中斷設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)之間串行二進制數(shù)據(jù)交換1969年由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通信的標準。目前在PC機上的COM1、COM2接口，就是RS-232接口。承受RS-232 總線連接系統(tǒng)時，有近程通信方式和遠程通信方式之分近程通信指傳輸距離小于15m的通信這時可以使用RS-232C電纜直接連接;15m 以上的長距離通信需要承受調(diào)制解調(diào)器。本系統(tǒng)中所用的設(shè)備之間都是近距離的連接方式，所以在此處系統(tǒng)承受近程通信。當兩臺PC系列機進展近距離點對點通信，或PC系列機與外部設(shè)備進展串行通信時，可將兩個數(shù)據(jù)終端設(shè)備直接連接，而省去作為數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的調(diào)制解調(diào)器，這種連接方法稱為零調(diào)制解調(diào)器連接。在這種連接中，計算機往往貌似調(diào)制解調(diào)器，從而能夠使用RS-232標準。在這次設(shè)計中承受了最簡潔的連接方法，連接方法直接將“接收數(shù)據(jù)”與“發(fā)送數(shù)據(jù)”穿插連接，其余的信號均未用，可用軟件實現(xiàn)握手功能。圖3.10RS232 接口電路顯示電路這里選用LCD1602 做演示。LCD1602 特性：+5V電壓，比照度可調(diào)，內(nèi)含復位電路，供給各種把握命令,如：清屏、字符閃耀、光標閃耀、顯示移位等多種功能，有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM，內(nèi)建有192個5X7點陣的字型的字符發(fā)生器CGROM，8個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM圖3.11 顯示局部電路圖鍵盤電路鍵盤的組成形式一般有兩種：獨立式鍵盤與矩陣式鍵盤。獨立式鍵盤就是每個按鍵相互獨立，各接一根I/O口線。矩陣式鍵盤又稱行列式鍵盤。用I/O接口線組成行、列構(gòu)造，按鍵設(shè)置在行、列的交點上。因此在按鍵需求較多的場合，獨立式鍵盤由于占用較多的I/O端口，難以滿足設(shè)計要求。利用矩陣式鍵盤，能夠用較少的端口實現(xiàn)較多的按鍵。本設(shè)計中承受矩陣式鍵盤構(gòu)造，圖為鍵盤與主把握器的接口電路圖：圖3.12 鍵盤電路4章把握系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)軟件是自動把握系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組成局部，軟件的質(zhì)量關(guān)系到整個把握系統(tǒng)的效率和性能。軟件的設(shè)計、開發(fā)、調(diào)試及維護常常要花費巨大的精力和時間。一個好的軟件應(yīng)具有正確性、牢靠性、可測試性、易使用性及易維護性等多方面的性能。圖4.1所示為監(jiān)控主程序流程圖，監(jiān)控主程序上電復位后首先執(zhí)行，程序從0000H開頭執(zhí)行，首先進入系統(tǒng)初始化模塊，即設(shè)置堆棧指針、初始化RAM單元和通道地址等.接著程序執(zhí)行自診斷模塊，檢查儀器硬件電路和軟件局部運行是否正常。假設(shè)診斷結(jié)果正常，程序便進入顯示模塊、鍵掃描與處理模塊、通訊模塊的循環(huán)圈中。在監(jiān)控主程序執(zhí)行過程中，通過鍵盤和顯示器進展人機對話。圖4.2為自診斷程序流程圖，在該程序中，先設(shè)置1測試數(shù)據(jù)，由D/A電路轉(zhuǎn)換成模擬量輸出，再從多路開關(guān)4通道輸入，經(jīng)放大和A/D轉(zhuǎn)換后送入主機電路，通過換算推斷該數(shù)據(jù)與原設(shè)置值之差是否在允許范圍內(nèi)，假設(shè)超出這一范圍，表示系統(tǒng)特別，以便準時處理。開頭開頭設(shè)置堆棧指針初始化RAM和器件初始化出錯自診斷正常出錯處理顯示是手動否手操作處理KEY鍵掃描.處理串行通信子程序圖4.1 監(jiān)控主程序流程圖自診斷程序入口自診斷程序入口設(shè)置測試值選通測試通道輸入A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)換算不符合與測試值比較符合不正常檢測軟件模塊出錯處理正常返回4.2自診斷程序流程圖把握程序流程圖把握程序由采樣程序、數(shù)字濾波，標度變換和線性化處理、推斷通道、超限報替、補水泵切換模塊以及循環(huán)水泵切換等模塊組成，其框圖如圖4.3所示。其中1通道為二次網(wǎng)供水溫度，8通道為室外6通道為二次網(wǎng)流量。采樣周期為1s，時鐘中斷信號發(fā)出中斷，主機響應(yīng)后，即執(zhí)行把握程序。數(shù)字濾波模塊的功能是濾除輸入數(shù)據(jù)中的隨機干擾重量。承受算術(shù)平均值濾波方法。數(shù)字濾波標度變換和線性化處理報警處理模塊1通道？否8通道？否6通道？是開頭否采樣時間是否？是采樣模塊開頭否采樣時間是否？是采樣模塊是否是返回檢測周期到否？計算誤差e〔k〕是計算供熱補償量Q1u〔k〕開關(guān)量輸出是否否Q1?補水泵切換模塊循環(huán)泵切換模塊返回完畢處理局部模塊流程圖補水泵模塊流程圖兩臺補水泵在工作時，其中有一臺補水泵處于變頻調(diào)速狀態(tài)，而另一臺補水泵為工頻恒速或停機等待狀態(tài)。水泵切換程序是依據(jù)設(shè)定的壓力與壓力傳感器檢測到的現(xiàn)場壓力信號之差△P來把握的。P>0時，增加輸出電流的大小，提高變頻器的輸出頻率，從而使變頻泵轉(zhuǎn)速加快，實際水壓得以提高;假設(shè)△P<0實際壓力減小.假照實際壓力太小，某臺調(diào)速泵調(diào)整到最大供水量仍缺乏以使△P=0，則該臺變頻泵切換至工頻，而增加下一臺泵為變頻工作;假照實際壓力太大，本臺調(diào)速泵調(diào)整到最小供水量仍缺乏以P=O，則關(guān)閉上次轉(zhuǎn)換成工頻的水泵，再進展調(diào)整。這樣，每臺泵在工頻和變頻之間切換，做到先開先停，后開后停，即所謂的循環(huán)調(diào)頻，各泵均衡運行，合理利用資源，延長泵的使用壽命，削減維護量和維護費用。水泵切換程序如圖4.4所示。入口入口1號水泵變頻運行N頻率到達 50HzYN△P＞0Y延時2min1號泵為工頻變頻啟動 2號泵N△P＜0Y關(guān)閉1號工頻泵返回4.4補水泵切換程序流程圖循環(huán)泵模塊流程圖在不同室外溫度階段，開啟不同的循環(huán)泵臺數(shù):氣溫在-20下，開啟三臺循環(huán)泵;氣溫在-20-10℃時，則開啟兩臺循環(huán)泵;氣溫在-10℃以上時，開啟一臺循環(huán)泵。循環(huán)泵切換程序如圖4.5所示。入口入口1號循環(huán)泵運行是-10≥tw≥-20否開啟2號循環(huán)泵是tw≤-20否開啟3號循環(huán)泵返回4.5循環(huán)泵切換程序流程圖A/D轉(zhuǎn)換模塊流程圖本試驗測量電路測得的電壓值為模擬信號。要將此模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從而送入單片機處理。此A/D轉(zhuǎn)換過程也叫數(shù)據(jù)采集。該局部的采樣過程為：分別設(shè)采樣次數(shù)和采樣數(shù)據(jù)位置首地址，啟動A/D轉(zhuǎn)換，等本次采樣完畢，延時一段時間，進展下一次采樣。直到全部采樣完畢。采樣子程序流程如以下圖：開頭開頭系統(tǒng)初始化A/D否采夠8是數(shù)字濾波RS-232發(fā)送結(jié)果4.6A/D轉(zhuǎn)換子程序鍵盤模塊流程圖本設(shè)計中選擇程序掃描法對鍵盤進展識別，讀取鍵狀態(tài)。程序掃描實際上是指在特定的程序位置段上安排鍵盤掃描程序讀取鍵盤狀態(tài)，主要完成推斷鍵是否被按下、按鍵消抖處理、按鍵定位等操作。掃描過程實際上是先使列線輸出全為低電平，然后推斷行線狀態(tài)，假設(shè)行線全為高電平，表示無鍵被按下；假設(shè)行線不全為高電平表示有鍵被按下，然后依次使每條列線為低電平，再推斷行線狀態(tài)，當行線全為高電尋常，表示被按下的鍵不在本列；當行線不全為高電尋常，表示被按下的鍵在本列，把此時的行線狀態(tài)與列線狀態(tài)合在一起即為被按下的鍵的位置。具體步驟如下：〔1〕檢測是否有鍵按下。方法是先使P2.4～P2.7輸出全為0然后讀P2.0～P2.3的狀態(tài)，假設(shè)為全1則無鍵閉合，否則表示有鍵閉合?！?〕有鍵閉合后，調(diào)用20ms延時子程序，消退按鍵抖動的影響?！?〕確認鍵閉合后，接著推斷為哪一個鍵閉合。方法是對鍵盤進展掃描，即依次給每一條列線送0，其余各列都為1，并檢測每次掃描的行狀態(tài)。每當掃描輸出某一列為0時，相繼讀入行線狀態(tài)。假設(shè)為全1，表示為0的這列上沒有鍵閉合。假設(shè)不為全1，表示為0的這列上有鍵閉合。確定了閉合鍵的位置后，就可以計算出鍵值，即產(chǎn)生鍵碼，然后依據(jù)鍵值進展相應(yīng)的散轉(zhuǎn)處理。程序掃描法按鍵識別流程圖如以下圖:開頭開頭N是否有鍵按下Y延時20ms消抖N是否有鍵按下Y調(diào)用鍵盤掃描子程序按鍵散轉(zhuǎn) 處理N按鍵松開Y顯示程序返回4.7按鍵識別流程圖由于在設(shè)計中，充分考慮到硬件滿足現(xiàn)場把握的要求，在硬件設(shè)計上留有確定的冗余，隨著換熱站設(shè)計規(guī)模的不同，環(huán)境的變化，用戶對舒適性要求不同，期望系統(tǒng)也能隨著調(diào)整。因此在軟件設(shè)計上，承受構(gòu)造化和模塊化的設(shè)計方法，使得程序簡潔易值，便于整個系統(tǒng)軟件的更升級和準時維護。5章系統(tǒng)抗干擾分析系統(tǒng)抗干擾分析自動把握系統(tǒng)的牢靠性是由多種因素打算的。其中，系統(tǒng)的抗干擾力氣是衡量其牢靠性的一個重要指標。在系統(tǒng)的運行過程中，各種干擾散布在工作空間。所謂干擾就是系統(tǒng)內(nèi)部或外部無用信號對有用信號的不良作用。由于干擾信號的存在，會導致較大的數(shù)據(jù)采集誤差和執(zhí)行器的誤動作。為了提高數(shù)據(jù)采集的精度和執(zhí)行器動作的準確性，就必需消退或抑制噪聲干擾，把抗干擾作為自控系統(tǒng)設(shè)計中的不行無視的一個重要內(nèi)容。供電系統(tǒng)干擾供電系統(tǒng)干擾空間干擾把握系統(tǒng)過程通道干擾5.1系統(tǒng)干擾類型圖如以下圖，空間干擾(場干擾)通過電磁波輻射竄入系統(tǒng);過程通道干擾通過與主機相連的前向通道、后向通道及其它主機的相互通道竄入;供電系統(tǒng)的干擾通過傳輸線竄入系統(tǒng)。空間干擾的解決—般而言，空間干擾在強度上遠小于其它兩個渠道竄入的干擾，可承受良好的屏蔽與正確地接地、高頻濾波、絞扭線對法加以解決。供電系統(tǒng)干擾的解決任何電源及輸電線都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾。其表現(xiàn)為過壓、欠壓、停電、浪涌、下陷、降出、尖蜂電壓、射頻干擾等?？沙惺芤韵麓胧┘右越鉀Q:〔1〕使用溝通穩(wěn)壓器。用來保證供電的穩(wěn)定性，防止電源系統(tǒng)的過壓、欠壓，抑制電網(wǎng)電壓的波動，提高整個系統(tǒng)穩(wěn)定性;〔2〕使用隔離變壓器。由于高頻干擾是通過變壓器的初、次級之間的寄生電容耦合的。因此，將隔離變壓器的初、次級之間均用屏蔽層隔離，削減其分布電容，以提高抗共模干擾等;〔3〕使用電源低通濾波器。由諧波頻譜分析可知，電源系統(tǒng)的干擾大局部是高次諧波，所以使用低通濾波器濾去高次諧波，讓50Hz市電基波通過，以改善電源波形;〔4〕使用分散獨立功能塊供電。在每塊系統(tǒng)功能模塊上用三端穩(wěn)壓集成塊組成穩(wěn)壓電源，每個功能塊均設(shè)電壓過載保護。既有利于電源散熱，削減公共阻抗的相互耦合以及和公共電源的相互耦合，而且不會由于某塊穩(wěn)壓電源的故障，而使整個系統(tǒng)發(fā)生癱瘓，極大地提高供電的牢靠性。過程通道干擾的解決過程通道是前向接口、后向接口與主機相互之間進展信息傳輸?shù)穆窂?，在過程通道中，長線傳輸?shù)母蓴_是主要因素。傳輸線上的信息多為脈沖波，它在傳輸線上傳輸時會消滅延時、畸變、衰減和通道間的干擾?？沙惺芤韵麓胧﹣肀ＷC長線傳輸?shù)睦慰啃?光電耦合隔離措施。承受光電耦合器將主機與前向、后向以及其它主機局部的電路聯(lián)系切斷，能有效地防止干擾從過程通道進入主機，抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，提高過程通道的信躁比;長線傳輸?shù)淖杩蛊ヅ?。長線傳輸時，阻抗不匹配的傳輸線會產(chǎn)生反射，導致信號失真。阻抗匹配可從始端匹配、終端匹配兩方面進展。良好的阻抗匹配可削減信息波的反射和振蕩提高動態(tài)抗干擾力氣;雙絞線傳輸。雙絞線與同軸電纜、扁平帶狀電纜相比，具有波阻抗高、抗共模噪聲力氣強的特點，能使各個小環(huán)路的電磁感應(yīng)干擾相互抵消，對電磁場有確定的抑制效果。但對接地與節(jié)距有確定要求，須阻抗匹配。長線的電流傳輸。長線傳輸時，用電流傳輸代替電壓傳輸，可獲得較好的抗干擾力氣。本文承受變送器直接輸出4-20mADC 電流在長線上傳輸而在接收端可并上周密電阻250Ω(型號RJJ-0.25W)，將此電流轉(zhuǎn)化為1-5VDC的電壓，然后送入A/D轉(zhuǎn)換器。接地在自動把握系統(tǒng)抗干擾中占有重要地位。地線類型有:信號地(模擬信號地、數(shù)字信號地、信號源地)、功率地、屏蔽地、溝通地、直流地。實踐證明，接地是抑制干擾的重要方法，良好、正確地接地與屏蔽有機的結(jié)合，可在很大程度上抑制內(nèi)部噪聲干擾，防止外部干擾的竄入，解決大局部的干擾問題。具體的接地方法有:①多點接地:②模擬地與數(shù)字地分開;③盡量加粗接地線;④接地線構(gòu)成閉環(huán)路。根據(jù)實際狀況，綜合運用上述接地法。單片機抗干擾技術(shù)單片機屬于高速數(shù)字器件，易受到干擾的有把握器、運算器和把握存放器，當外界干擾竄入時，很可能通過總線改寫單片機存放器的內(nèi)容，導致初始化錯誤、尋址失敗嚴峻者可能導致系統(tǒng)癱瘓；當程序指針PC受到干擾后，很可能打亂單片機的正常流程執(zhí)行的程序。如何攔截失去把握的程序流程，如何使系統(tǒng)的損失減小，盡可能恢復系統(tǒng)的正常狀態(tài)是本系統(tǒng)需要考慮一項重要內(nèi)容，系統(tǒng)采取的措施有：〔1〕程序的主動初始化在各段程序中，對單片機及片外擴展器件的各種功能、端口、方式、狀態(tài)等實行永久或臨時性的設(shè)置。系統(tǒng)不僅要保證上電后系統(tǒng)要初始化每次使用某種功能，都要再一次對相應(yīng)的把握存放器設(shè)定動作模式，從而保證干擾被降到最低?！?〕指令冗余當CPU受到