揭舟

（長江大學(xué)電子信息學(xué)院 434000）

淺談小型熱水鍋爐系統(tǒng)設(shè)計(jì)

揭舟

（長江大學(xué)電子信息學(xué)院 434000）

隨著電子科技和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，新型小型熱水鍋爐的應(yīng)用得到了普遍的提高。本文重點(diǎn)討論了基于家庭、單位等小型應(yīng)用容量的熱水鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程和科學(xué)原理，旨在為電子科技服務(wù)于生產(chǎn)生活提供科普性的文獻(xiàn)資料，促進(jìn)廣大熱水鍋爐業(yè)內(nèi)人士的交流。

小型；熱水鍋爐；系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

前言

在我國，傳統(tǒng)的開水鍋爐控制中多以燃煤和燃油為主，自動(dòng)化程度低，調(diào)節(jié)精度差，單靠人工操作已不能適應(yīng)當(dāng)今高效、低耗、低勞動(dòng)強(qiáng)度的要求。因此，對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造是適應(yīng)今后發(fā)展的迫切需要，隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，人們逐漸采用電加熱控制系統(tǒng)，即基于單片機(jī)控制的多功能智能小型開水電鍋爐控制系統(tǒng)。

1 基于單片機(jī)的小型熱水鍋爐控制系統(tǒng)基本原理簡析

首先，本文討論的熱水鍋爐系統(tǒng)是采用單片機(jī)為控制中心的，鍋爐采用電加熱的方式，水源由水泵供給，水溫可以通過按鍵預(yù)置，由溫度傳感器檢測出出水口處水的溫度并送給單片機(jī)，然后單片機(jī)將實(shí)際水溫送至LCD1602液晶顯示，同時(shí)單片機(jī)將采集到的實(shí)際水溫與預(yù)置溫度相比較，若實(shí)際溫度在預(yù)置溫度范圍內(nèi)，就關(guān)閉電熱絲；若實(shí)際水溫不在預(yù)置溫度范圍內(nèi)，就接通電熱絲給鍋爐加熱，若超過預(yù)置溫度極限，控制系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警。根據(jù)連通器原理，同鍋爐相連的玻璃管中的水位與鍋爐里的水位相同，由74LS04和74LS244組成的水位檢測電路的四個(gè)探針來檢測水位并將采集到的信息送給單片機(jī)，當(dāng)水位高于最高水位時(shí)，就關(guān)閉水泵；當(dāng)水位低于下限水位時(shí)，就打開水泵；當(dāng)水位低于或高于極限水位時(shí)，就會(huì)報(bào)警。

2 基于單片機(jī)的小型熱水鍋爐模塊化工作流程解析

從上述原理分析可以知道，這種基于單片機(jī)作為控制中心的熱水鍋爐系統(tǒng)具有七大模塊，分別為單片機(jī)模塊、溫控模塊、水位控制模塊、顯屏模塊、應(yīng)用按鍵模塊、加熱模塊和加水模塊。單片機(jī)模塊建議采用AT89C51作為小型開水鍋爐的控制中心，因?yàn)樵诒姸嗟?1系列單片機(jī)中，要算ATMEL公司的AT89C51更實(shí)用，因他不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序內(nèi)存是FLASH工藝的，這種工藝的內(nèi)存用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為ATMELAT89Cx做的均帶有這些功能。對(duì)于溫控模塊，我們需要借助傳感器的作用，值得注意的是，在實(shí)際溫度檢測過程中，如何選用傳感器顯得至關(guān)重要。國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。目前，集成溫度傳感器在溫度檢測系統(tǒng)中應(yīng)用越來越多，而其輸出信號(hào)形式大致有電壓、電流和數(shù)字三類，具體采用哪種型號(hào)的傳感器依據(jù)用戶個(gè)人喜好選擇。對(duì)于水位控制模塊，所謂水位控制，是通過判定水位，實(shí)現(xiàn)當(dāng)鍋爐里實(shí)際水位低于預(yù)定的水位下限時(shí)自動(dòng)加水和當(dāng)實(shí)際水位高于設(shè)定的水位上限時(shí)自動(dòng)停水的功能，主要的電氣設(shè)備是壓力傳感器。而顯屏模塊，用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)碼顯示應(yīng)具有顯示器件，顯示器件是人與開水鍋爐控制系統(tǒng)溝通的重要媒介，目前比較常見的顯示器件有LED顯示模塊和LCD顯示模塊。在應(yīng)用按鍵模塊上，需要通過提前的功能預(yù)估來設(shè)計(jì)，比如一般的熱水鍋爐都有開始工作、停止工作、溫度“+”和溫度“-”這四個(gè)功能，那么就通過電路設(shè)計(jì)安裝四個(gè)具有標(biāo)志性的指令按鈕，同樣的道理，想要其它功能指示按鈕，就通過計(jì)算機(jī)輸入相應(yīng)的指令程序即可，另外的加熱模塊和加水模塊也是通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，利用編輯程序?qū)崿F(xiàn)的。

3 基于單片機(jī)的熱水鍋爐的特點(diǎn)總結(jié)

從控制系統(tǒng)上，單片機(jī)作為自動(dòng)控制中的一個(gè)核心器件在小型自動(dòng)控制系統(tǒng)及信號(hào)采集方面已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，技術(shù)也相對(duì)較成熟，它不僅有體積小，安裝方便，功能較齊全等優(yōu)點(diǎn)，而且有很高的性價(jià)比，應(yīng)用前景廣，在小型開水鍋爐自動(dòng)控制中采用單片機(jī)作為控制中心，不但能夠使控制系統(tǒng)具有精度高、功能強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，即節(jié)約能源，還在改善勞動(dòng)條件等方面都顯示了無比的優(yōu)越性。同時(shí)，采用電力作為燃料，不僅能夠使控制系統(tǒng)具有精度高、功能強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，還節(jié)約能源，利于環(huán)保，在改善勞動(dòng)條件等方面都顯示了無比的優(yōu)越性。

從實(shí)際使用上，這種小型熱水鍋爐設(shè)備一般為立式圓柱形，占地少，其體積最小的直徑，設(shè)備安裝很方便，操作簡單，運(yùn)行穩(wěn)定且可同時(shí)提供采暖和生活用水。具有多種時(shí)段溫控，預(yù)設(shè)功能，可到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的，很多別墅項(xiàng)目一般采用電鍋爐取水。工業(yè)生產(chǎn)生活中，在很多方面都對(duì)溫度有不同的要求。如用于熱處理的加熱爐、用于熔化金屬的鍋爐以及各種不同用途的加熱爐反應(yīng)爐，如用于水泥生產(chǎn)中的大型鍋爐和生活中的供開水用小型鍋爐等，這樣溫度就成為了其對(duì)象中一種重要的被測控對(duì)象，結(jié)合單片機(jī)的穩(wěn)固控制流程，極大的簡化了人工操作難度和設(shè)備維修成本。

4 基于單片機(jī)的小型熱水鍋爐應(yīng)用前景預(yù)測

國內(nèi)對(duì)鍋爐控制的研究起步較晚，始于80年代初期。國內(nèi)研究鍋爐控制比較成熟的企業(yè)有上海杜比公司、南京仁泰公司等。此外還有一些科研院校和企業(yè)開發(fā)的各種智能鍋爐控制系統(tǒng)，如清華大學(xué)動(dòng)力工程與控制學(xué)院為亞運(yùn)村北辰供熱廠熱水鍋爐的改造開發(fā)的鍋爐控制系統(tǒng)，采用“一控四”方案，即一臺(tái)主機(jī)控制四臺(tái)鍋爐。隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，電加熱控制系統(tǒng)的鍋爐正在興起。在傳統(tǒng)的小型開水鍋爐控制中，由于控制對(duì)象相對(duì)較小且又不重要，有相當(dāng)一部分還是采用人工控制或是繼電接觸式的控制方式，自動(dòng)化程度低，調(diào)節(jié)精度差，且單靠人工操作已不能適應(yīng)當(dāng)今高效、低耗、低勞動(dòng)強(qiáng)度的要求。因此，對(duì)這種控制系統(tǒng)進(jìn)行改造是適應(yīng)發(fā)展的需要的。

5 結(jié)語

基于單片機(jī)的小型熱水鍋爐是科技服務(wù)生活的典型代表，在我國很多偏遠(yuǎn)山區(qū)和農(nóng)村地區(qū)，因?yàn)榻ㄖ恢孟鄬?duì)較為分散，冬季熱水供應(yīng)一直是個(gè)大難題，家具太陽能只能在晴天發(fā)揮作用，這種簡化的小型熱水鍋爐才能給廣大家庭或單位帶來實(shí)時(shí)熱水供應(yīng)的作用。

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