肖艷軍　宋海平　張　賀　劉　蕊　劉玉香

(河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津　300001)

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一種基于單片機(jī)的低溫蒸汽發(fā)電機(jī)控制器的研究

肖艷軍宋海平張賀劉蕊劉玉香

(河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津300001)

針對(duì)目前低溫余熱蒸汽回收難度大的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了一種羅茨式蒸汽動(dòng)力機(jī)，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了一套可移植、通用性強(qiáng)的模塊化嵌入式控制系統(tǒng)。模塊化設(shè)計(jì)的軟、硬件系統(tǒng)，既便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和裁剪，又便于系統(tǒng)的管理和維護(hù)。從總體結(jié)構(gòu)方案、硬件設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行了具體闡述，通過(guò)相應(yīng)的試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了控制系統(tǒng)的可行性，也為下一步的樣機(jī)及其他類(lèi)型發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

低溫蒸汽發(fā)電羅茨蒸汽動(dòng)力機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)監(jiān)控智能化串口通信CAN總線人機(jī)交互

0　引言

現(xiàn)有低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)力機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單位發(fā)電功率造價(jià)高，導(dǎo)致我國(guó)低溫能源回收效率偏低[1]。因此需要一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制造成本低、維護(hù)方便的發(fā)電設(shè)備來(lái)使用這些熱源或蒸汽品質(zhì)極差的余熱資源。目前，主要研究熱點(diǎn)集中在以螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)為原型的發(fā)電設(shè)備上，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)或改造，使之適應(yīng)這種低品質(zhì)能源[2-3]。本課題利用羅茨式動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，研發(fā)了一種可監(jiān)控發(fā)電機(jī)工作狀況并進(jìn)行智能調(diào)控的嵌入式控制器。該控制器采用模塊化設(shè)計(jì)，具有操作方便、控制簡(jiǎn)單、易于推廣使用、可移植性強(qiáng)、通用性好、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)[4-5]。

1　總體設(shè)計(jì)

1.1被控裝置結(jié)構(gòu)組成

該嵌入式控制系統(tǒng)用于對(duì)蒸汽動(dòng)力機(jī)、增速機(jī)構(gòu)和發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)控，包括微處理器、電源模塊、編碼器、流量調(diào)節(jié)閥、監(jiān)測(cè)儀、溫度傳感器、濕度傳感器、油泵、電機(jī)、控制面板、風(fēng)扇、散熱管和油箱。所述增速機(jī)構(gòu)安裝在蒸汽動(dòng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)之間。

1.2控制系統(tǒng)分析

由以上被控裝置組成的羅茨式蒸汽發(fā)電系統(tǒng)，其控制對(duì)象繁多、工藝過(guò)程復(fù)雜。運(yùn)行過(guò)程中，需要實(shí)時(shí)采集壓力、溫度、流量等模擬量信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。該控制裝置涉及多路模數(shù)轉(zhuǎn)換，要求系統(tǒng)具有較高的處理速度，以便實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)組工作狀態(tài)并進(jìn)行快速反饋調(diào)節(jié)，從而保證輸出電壓的穩(wěn)定性和設(shè)備的安全性。

本文在羅茨式蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套可移植且通用性強(qiáng)的模塊化嵌入式控制系統(tǒng)。以使用簡(jiǎn)單、擴(kuò)展方便、可滿足發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能需求和性能要求為原則，選取一款完全集成在一塊芯片上的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)單片機(jī)C8051F040。C8051F040系統(tǒng)具有豐富的系統(tǒng)資源，其64個(gè)I/O引腳可按設(shè)計(jì)需要靈活編程配置。在分析發(fā)電系統(tǒng)的控制需求后，對(duì)C8051F040的系統(tǒng)資源進(jìn)行了如圖1的規(guī)劃配置，以便進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)。

軟、硬件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展、裁剪，也便于系統(tǒng)的管理和維護(hù)。這種設(shè)計(jì)方法可將功能電路組成通用的功能模塊，使其具有可移植性。將系統(tǒng)設(shè)計(jì)變成功能模塊的選取和組裝，即將原有系統(tǒng)中集成設(shè)計(jì)的各個(gè)功能模塊拆解成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的子功能模塊。各子功能模塊至少包含一種核心元器件或者電路，對(duì)內(nèi)具有完整的功能，對(duì)外提供電源和信號(hào)連接的電氣接口。設(shè)計(jì)后的功能模塊經(jīng)測(cè)試后，可快速應(yīng)用到有相同要求并提供相同接口的嵌入式系統(tǒng)中。當(dāng)電路出現(xiàn)故障時(shí)，其插接式、模塊化的設(shè)計(jì)方法，便于快速檢修并更換故障模塊，大大降低了對(duì)正常生產(chǎn)的影響。

圖1　處理器資源使用規(guī)劃框圖Fig.1　Block diagram of usage plan about processor resources

按照模塊化的設(shè)計(jì)思想，該嵌入式系統(tǒng)的硬件被分為以下幾個(gè)部分：核心處理器的選擇，基本電路設(shè)計(jì)，前向通道接口電路設(shè)計(jì)，后向通道接口電路設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)通道接口電路設(shè)計(jì)及通信接口電路設(shè)計(jì)。其中，前向通道接口電路是系統(tǒng)的信號(hào)輸入接口電路，負(fù)責(zé)變換不同種類(lèi)和規(guī)格的傳感器信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成能夠被MCU識(shí)別的電平或者模擬量信號(hào)。后向通道接口電路是系統(tǒng)輸出指令與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，通常將電平信號(hào)及數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部機(jī)構(gòu)需要的電壓、電流或模擬量信號(hào)。系統(tǒng)需采集多個(gè)模擬量，由于蒸汽源的壓力和流量不穩(wěn)定，因此，控制系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊及通信模塊成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及各功能模塊的實(shí)現(xiàn)

基于模塊化設(shè)計(jì)方法，基板是各功能模塊連接的載體，其電氣接口應(yīng)與各功能模塊相一致。為使整個(gè)系統(tǒng)的電氣接口相吻合，確保其一致性，采用先模塊后映射接口的設(shè)計(jì)方式。基板的主要作用是提供功能塊的固定位置和電氣接口底座。由于基板面積大，故可將電源線設(shè)計(jì)安排在基板上。根據(jù)電磁兼容性的設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行排布線。功能塊與基板間通過(guò)排針連接，基板與基板間通過(guò)排線進(jìn)行連接，除應(yīng)有的電氣連接外，還要通過(guò)螺栓柱將各個(gè)部分緊固地連接。按照類(lèi)似的設(shè)計(jì)方法，制作完成整個(gè)嵌入式控制系統(tǒng)。根據(jù)羅茨蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的控制功能要求，本文重點(diǎn)介紹了通信接口設(shè)計(jì)和模擬量接口設(shè)計(jì)這兩個(gè)主要模塊。

2.1通信接口設(shè)計(jì)

通信總線模塊是微處理器與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道，包含三種通信接口，分別為RS-232、RS-485和CAN總線接口。各通信接口電路如圖2所示。

圖2　各通信接口電路Fig.2　Circuits of each communications interface

其中，RS-232接口與控制面板的觸控屏進(jìn)行連接，RS-485接口通過(guò)總線與監(jiān)測(cè)儀連接，CAN總線與工廠現(xiàn)場(chǎng)CAN總線連接。

2.1.1RS-232接口電路

RS-232接口電路在系統(tǒng)中主要用于與觸控屏通信，進(jìn)行人機(jī)交互。MAX232CES是主要的電平轉(zhuǎn)換芯片。C8051F040單片機(jī)引腳輸出3.3 V高電平，因此需要考慮其邏輯電平的兼容性。根據(jù)MAXIM公司選型手冊(cè)可知，MAX232A為一款兼容型邏輯器件，輸入低電平為0.8 V，高電平為2.4 V，滿足兼容性要求。其RS-232接口電路如圖2(a)所示。

2.1.2RS-485接口電路

RS-232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲問(wèn)題，且無(wú)法抑制共模干擾，因此一般用于20 m以?xún)?nèi)的數(shù)據(jù)通信，而安裝位置等干擾因素使得RS-232不適用于現(xiàn)場(chǎng)儀表的通信。RS-485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，接口簡(jiǎn)單、組網(wǎng)方便、傳輸距離遠(yuǎn)，因此該嵌入式系統(tǒng)采用RS-485進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)儀表及儀器的連接。RS-485接口電路如圖2(b)所示。電路采用兼容3.3 V邏輯電平的MAX485(ESA)芯片，電路設(shè)計(jì)參考MAX485使用數(shù)據(jù)手冊(cè)。

2.1.3CAN總線接口電路

CAN總線是一種有效支持分布式控制系統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡(luò)，具有很高的實(shí)時(shí)性能和應(yīng)用范圍，從位速率最高為1 Mbit/s的高速網(wǎng)絡(luò)到低成本多線路的50 Kbit/s網(wǎng)絡(luò)都可以任意搭配[6]。為使羅茨式蒸汽發(fā)電機(jī)系統(tǒng)能獨(dú)立工作，且可與工廠網(wǎng)絡(luò)(CAN總線)連接成為分布式設(shè)備，根據(jù)系統(tǒng)資源，為其配備了CAN總線接口，CAN總線接口電路如圖2(c)所示。

2.2模擬量接口設(shè)計(jì)

C8051F040內(nèi)置兩個(gè)12位的DAC通道，可通過(guò)軟件寫(xiě)定時(shí)器的溢出信號(hào)更新DAC輸出；同時(shí)內(nèi)置12位ADC、9通道輸入多路選擇開(kāi)關(guān)以及可編程增益放大器。該ADC工作在100 Kbit/s的最大采樣速率時(shí)，可提供12位精度。

模擬量接口電路分為模擬量采集輸入的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字量轉(zhuǎn)換輸出的D/A轉(zhuǎn)換,如圖3所示。圖3(a)為輸入接口，圖3(b)為輸出接口。由于模擬量輸入?yún)⒖茧妷菏褂脙?nèi)部2.4 V帶隙基準(zhǔn)電壓，因此系統(tǒng)中的模擬量輸入采集電壓信號(hào)在0～2.4 V之間[6]。

根據(jù)公式Vout=Iin×R103來(lái)計(jì)算電阻R202與R201的阻值。電阻采用0.1%的高精度電阻，可以滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。另外，在模擬量輸入端連接一個(gè)0.1 μF的濾波電容，可保護(hù)輸入通道不因極性反接而損毀，在入口處和濾波電容的旁路加裝二極管作為保護(hù)。

DAC模塊所使用的電壓基準(zhǔn)采用外接5 V參考電壓電源，通過(guò)VREFD引腳和5 V電源相連，并在VREFD引腳與AGND之間接入0.1 μF和4.7 μF的旁路濾波電容[7]。

圖3　模擬量接口電路Fig.3　The analog interface circuit

3　系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1控制工藝的設(shè)計(jì)

將低壓蒸汽發(fā)電系統(tǒng)按照工作原理劃分成余熱回收、蒸汽發(fā)電、并網(wǎng)控制、冷卻潤(rùn)滑和冷凝循環(huán)五個(gè)功能單元。實(shí)際的發(fā)電系統(tǒng)由其中幾個(gè)或者全部功能單元組成。為配合硬件系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和裁剪，軟件系統(tǒng)同樣按照功能單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后通過(guò)運(yùn)行策略使之成為整體。五個(gè)被控單元中，蒸汽發(fā)電部分是重點(diǎn)、也是難點(diǎn)環(huán)節(jié)。本文以蒸汽發(fā)電單元為例，闡述其控制流程。

蒸汽發(fā)電原理如圖4所示。

圖4　蒸汽發(fā)電原理圖Fig.4　Principle of steam power generation process

在蒸汽發(fā)電環(huán)節(jié)，“廢氣”經(jīng)過(guò)回收，由熱管余熱回收器生成低壓飽和蒸汽后進(jìn)入蒸汽發(fā)電過(guò)程。該過(guò)程使蒸汽熱能膨脹做功，推動(dòng)蒸汽動(dòng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。蒸汽發(fā)電環(huán)節(jié)被控對(duì)象信息如表1所示。

表1　蒸汽發(fā)電環(huán)節(jié)被控對(duì)象信息Tab.1　Controlled object information of steam power generation sector

蒸汽發(fā)電過(guò)程利用余熱回收工藝中產(chǎn)生的低壓飽和蒸汽膨脹做功發(fā)電。將做功后的蒸汽輸送至冷凝回收器，以便循環(huán)利用。發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生的電能輸送至并網(wǎng)發(fā)電柜，由并網(wǎng)發(fā)電柜決定是否并網(wǎng)發(fā)電，同時(shí)發(fā)電機(jī)還接收并網(wǎng)發(fā)電柜回送的調(diào)節(jié)參數(shù)并進(jìn)行調(diào)節(jié)。具體的蒸汽發(fā)電流程如圖5所示。

圖5　蒸汽發(fā)電流程圖Fig.5　Flowchart of steam power generation process

在調(diào)節(jié)過(guò)程中，首先關(guān)閉蒸汽旁路閥門(mén)，防止因泄壓造成的動(dòng)力機(jī)入口蒸汽品質(zhì)下降。在關(guān)閉蒸汽旁路閥門(mén)的同時(shí)，打開(kāi)蒸汽入口調(diào)節(jié)閥，開(kāi)度約為30%，使動(dòng)力機(jī)緩慢啟動(dòng)至快速運(yùn)轉(zhuǎn)。在一段時(shí)間內(nèi)，由于蒸汽做功，動(dòng)力機(jī)出口處蒸汽溫度、壓力和流量的數(shù)值與入口處數(shù)值相比均會(huì)減小且差值保持在一定范圍內(nèi)。如果差值超出該范圍，則可能導(dǎo)致動(dòng)力機(jī)卡死或堵轉(zhuǎn)，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)并進(jìn)入保護(hù)程序；如果差值正常，系統(tǒng)接收并網(wǎng)發(fā)電柜發(fā)出的目標(biāo)參數(shù)并自動(dòng)進(jìn)行電能調(diào)節(jié)。

電能自動(dòng)調(diào)節(jié)定時(shí)采樣計(jì)算測(cè)速編碼器的頻率，得出當(dāng)前電壓頻率，并讀取電能質(zhì)量檢測(cè)儀的數(shù)值進(jìn)行比較，結(jié)合調(diào)節(jié)目標(biāo)參數(shù)確定目標(biāo)值，通過(guò)PID運(yùn)算得出控制度，作用于蒸汽入口調(diào)節(jié)閥，從而達(dá)到調(diào)節(jié)的目的[8]。對(duì)于控制工藝而言，不僅需實(shí)現(xiàn)其控制功能，更重要的是保證系統(tǒng)的安全，以提高使用性能、增強(qiáng)實(shí)用性和可維護(hù)性。整個(gè)系統(tǒng)的軟硬件均按照模塊化的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于控制工藝是獨(dú)立的功能單元，無(wú)法實(shí)現(xiàn)完整的控制功能，因此需要通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行策略設(shè)計(jì)合理的串接工藝，對(duì)各功能組統(tǒng)籌管理。

3.2人機(jī)交互及狀態(tài)監(jiān)測(cè)

本嵌入式系統(tǒng)的人機(jī)交互及狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用昆侖通態(tài)監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)(montion and control generalted system,MCGS)的TPK1062HI型觸控屏作為交互系統(tǒng)的下位機(jī)，嵌入式系統(tǒng)本身作為上位機(jī)，兩者之間使用RS-232協(xié)議接口進(jìn)行通信。在此人機(jī)交互系統(tǒng)中交換的信息復(fù)雜，但信息量較小，所以適合使用ASCII碼通信協(xié)議。完成硬件連接后，軟件部分需要從通信“幀”格式設(shè)計(jì)、“數(shù)據(jù)體”規(guī)劃、下位機(jī)腳本驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、上位機(jī)解析函數(shù)設(shè)計(jì)這四個(gè)方面進(jìn)行設(shè)置及程序編寫(xiě)[9-10]。

系統(tǒng)運(yùn)行中，需要實(shí)時(shí)顯示設(shè)備的工作狀態(tài)，以便進(jìn)行管理和引導(dǎo)安全生產(chǎn)，人機(jī)交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)顯示和人機(jī)對(duì)話的窗口。

4　試驗(yàn)測(cè)試

4.1蒸汽和負(fù)載動(dòng)平衡調(diào)節(jié)試驗(yàn)

在余熱蒸汽進(jìn)行發(fā)電的過(guò)程中，使用的主要是蒸汽流量波動(dòng)大、壓力變化大的低品質(zhì)蒸汽源。為了研究該發(fā)電系統(tǒng)對(duì)波動(dòng)蒸汽和變化負(fù)載的適應(yīng)能力，同時(shí)測(cè)試所設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)的工作性能，設(shè)計(jì)了如下試驗(yàn)。

通過(guò)C8051F040的PCA模塊以及高速脈沖信號(hào)接口電路，計(jì)數(shù)旋轉(zhuǎn)編碼器的反饋信號(hào)，定時(shí)采集發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)。通過(guò)PID控制器的運(yùn)算，最終經(jīng)DAC模擬量接口電路將控制值輸出給電動(dòng)比例調(diào)節(jié)閥，以此構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。采用任意調(diào)節(jié)手動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度(在一定范圍內(nèi))的方式，模擬實(shí)際生產(chǎn)中的氣源波動(dòng)。4.1.1波動(dòng)蒸汽源的調(diào)節(jié)試驗(yàn)

連接35 kW負(fù)載后，將手動(dòng)調(diào)節(jié)閥完全打開(kāi)，待發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定后再將閥門(mén)開(kāi)度逐漸調(diào)小，調(diào)小后再將閥門(mén)開(kāi)度增大，如此反復(fù)進(jìn)行，以施加人工干擾。閥門(mén)開(kāi)度調(diào)節(jié)效果如圖6所示。反復(fù)人工干擾下的PID調(diào)節(jié)曲線如圖6(a)所示；待發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定后對(duì)手動(dòng)閥門(mén)實(shí)施較大幅度的干擾直至完全關(guān)閉，此時(shí)PID調(diào)節(jié)也隨之變得劇烈，大幅人工干擾PID調(diào)節(jié)曲線如圖6(b)所示。

圖6　閥門(mén)開(kāi)度調(diào)節(jié)效果圖Fig.6　Regulating effects of valve opening

4.1.2變化負(fù)載的調(diào)節(jié)試驗(yàn)

波動(dòng)蒸汽源的調(diào)節(jié)試驗(yàn)證明,該發(fā)電系統(tǒng)對(duì)波動(dòng)的蒸汽源有較明顯的調(diào)節(jié)效果，那么其是否對(duì)變化的負(fù)載具有同樣的調(diào)節(jié)效果呢？計(jì)劃當(dāng)發(fā)電機(jī)組在35 kW的負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，將15 kW的負(fù)載迅速接入，由于負(fù)載突然增大，會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成一定的沖擊，此時(shí)系統(tǒng)恢復(fù)平衡需要一定的時(shí)間。這個(gè)調(diào)節(jié)時(shí)間越短則說(shuō)明系統(tǒng)對(duì)負(fù)載的沖擊響應(yīng)越快，調(diào)節(jié)效果好；反之則說(shuō)明調(diào)節(jié)效果差。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)試，已證實(shí)上述推斷，其變化負(fù)載的調(diào)節(jié)效果如圖7所示。

圖7　變化負(fù)載的調(diào)節(jié)效果圖Fig.7　Regulating renderings of load changes

負(fù)載的突然斷開(kāi)同樣會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成沖擊。由圖7可以看出，系統(tǒng)在突然加載時(shí)，所需調(diào)節(jié)時(shí)間約為5 s，而突然卸載的調(diào)節(jié)時(shí)間約為4 s，與蒸汽源波動(dòng)調(diào)節(jié)效果相比要稍遜一些。

4.2試驗(yàn)分析

第一組試驗(yàn)說(shuō)明羅茨-蒸汽發(fā)電機(jī)對(duì)壓力大于0.45 MPa、流量大于0.28 t/h的余熱蒸汽，具有一定的適應(yīng)能力；第二組試驗(yàn)說(shuō)明羅茨-蒸汽發(fā)電機(jī)對(duì)50 kW及以下的負(fù)載，在一定壓力和流量的范圍內(nèi)具有一定的適應(yīng)能力。兩組試驗(yàn)是對(duì)嵌入式系統(tǒng)的功能性測(cè)試，且證實(shí)了該嵌入式系統(tǒng)能夠完成對(duì)電壓質(zhì)量調(diào)節(jié)的功能。

5　結(jié)束語(yǔ)

本文基于羅茨式蒸汽發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的工作原理，進(jìn)行了需求分析，并結(jié)合目前低壓蒸汽發(fā)電裝置的工作原理對(duì)需求進(jìn)行了擴(kuò)展，提出了低壓蒸汽發(fā)電裝置的嵌入式控制系統(tǒng)方案。為滿足不同低壓蒸汽發(fā)電系統(tǒng)的功能要求，同時(shí)控制開(kāi)發(fā)成本，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法對(duì)嵌入式系統(tǒng)的硬件進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，形成了模塊化、通用化、平臺(tái)化的模型；在軟件的設(shè)計(jì)中，按照模塊化工藝過(guò)程的方式，對(duì)控制軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，通過(guò)運(yùn)行策略將整個(gè)控制過(guò)程整合起來(lái)。最后對(duì)該控制器進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了控制系統(tǒng)的可行性，為下一步樣機(jī)及其他類(lèi)型發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。綜上所述，系統(tǒng)滿足了低壓蒸汽發(fā)電裝置的控制需求，具有較高的可靠性、穩(wěn)定性，在小型低壓蒸汽發(fā)電領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

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Study on the MCU-based Controller for Low Temperature Steam Generator

Aiming at the great difficulty in recovery of low temperature waste heat steam,a Roots-type steam power machine is developed,and based on it; a transplantable and versatile modular embedded control system is designed.The software and hardware that are designed modularly is easy to expand or trim the systematic functions,as well as is easy to manage and maintain the system.The overall structural scheme,hardware design and software design are elaborated specifically; furthermore,corresponding tests and research of the controller are done to verify the feasibility of the control system,thus laid foundation for the application of next prototype and other types of generators.

Low temperature steam generationRoots steam power machineEmbedded control systemModular designMonitoring and control IntellectualizationSerial port communicationCAN busHuman-computer interaction

肖艷軍(1976—)，男，2009年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，獲碩士學(xué)位，副教授；主要從事智能檢測(cè)與控制技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)方向的研究。

TH7;TP2

ADOI:10.16086/j.cnki.issn 1000-0380.201610008

河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(編號(hào)：E2013202230)。

修改稿收到日期：2015-01-05。