计控第一次大作业-锅炉系统的介质温度液位的调节系统设计

宁波大学答题纸（2014—2015学年第一学期）课号：103Z01AA1课程名称：计算机控制技术改卷教师：史旭华学号：126040083姓名：陈志强得分：题目描述：试用16位的CPU、多路开关、采样保持器、AD574、DAC1210等硬件设计一锅炉系统的介质温度、液位的调节系统。要求：1）选择硬件；2）画出整个硬件系统的框图；3）软件实现的程序框图。解答如下：一、系统的硬件构成（1）CPU:16位系统，作为数据处理与控制单元。（2）温度传感器：采用Pt100铂电阻测温范围大概在-200℃至650，因为燃油环境温度不超过360℃，排烟温度一般在160～250℃，水与水蒸气的温度不会超过200℃，且系统对精度有一定要求，而热电偶主要用于中高范围的温度测量，并且精度也不如热电阻高，故本系统选择铂热电阻（Pt100）作为锅炉介质温度传感器。（3）温度/液压变送器：包含桥式电路、仪表放大器采用AD620、隔离放大器AD210在内的集成变送器。差压式（也称节流式）流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。它是流量测量仪表中最成熟、最常用的仪表之一。通常是由能将被测流量转换成差压信号的节流装置和能将此信号转换成电信号的差压计两部分。差压信号通过差压变送器转换成相应的标准信号，以供显示、记录或控制用。（4）多路转换开关：采用CD4051，因为其允许双向使用，所以在输入输出通道各用一个，而且CD4051有较宽的数字和模拟信号电平，数字信号为3～15V，模拟信号峰—峰值为15V。（5）程控放大器：采用LH0084，通过控制信号DlD0通过控制逻辑驱动模拟开关切换运算放大器的反馈电阻。DlD0的四种组合对应l、2、5、10共4种程控增益值。（6）采样保持器：采用AD582，主要技术指标：工作电压:±9～±18V；采样时间：≤6µm。当控制逻辑LOGIC+脚加“0”时，则开关闭合，处于采样；当控制逻辑LOGIC+脚加“1”时，则开关断开，处于保持；这样刚好与AD574A的转换结束脚STS相连（结束时为“0”）（7）模数转换器：采用AD574A，分辨率：12位，非线性误差：小于±1/2LSB或±1LSB，转换速率：25us，模拟电压输入范围：0—10V和0—20V，0—±5V和0—±10V两档四种，电源电压：±15V和15V，数据输出格式：12位/8位（8）I/O接口电路：采用8255A（9）数模转换器：采用DAC1210，输入数字为12位二进制数字；分辨率12位，电流建立时间lμs；供电电源+5～+15V（单电源供电）；基准电压VREF范围-10～+10V；（10）执行器:加热调节阀、进出水调节阀二、系统的硬件框图图1硬件系统框图三、程序控制流程图锅炉液位控制过程：压力变送器将锅炉液位检测转换为电压信号，经采样保持器，送至AD转换器，然后CPU根据给定的或键盘设定的液位值与反馈值比较，判断是否相等，若不相等。则进/出水调节阀打开，继续进水；然后再次采集液位传感器数据，再次进行判断。锅炉水温控制过程：温度传感器和温度变送器将出水温度检测后转换为电压信号，经采样保持器，送至AD转换器，然后CPU根据给定的或键盘设定的温度值与反馈值比较，判断是否相等，若不相等，则加热调节阀打开，继续加热；然后再次采集温度传感器数据，再次进行判断……直到其值等于设定值时，加热调节阀关断；而后返回采集温度传感器数据，重复上述过程。实现锅炉液位与介质温度的不同步调节。开始液位检测等于设定值？YES进/出水调节阀关温度检测等于设定值？YES加热调节阀关NO进/出水调节阀开NO加热调节阀开