用单片机开发自吸式液化气梭式窑的自控装置

【摘要】： 本课题利用AVR单片机开发了自吸式液化气梭式的自控装置。从梭式窑的结构特点和工作机理出发，借助AutoCAD软件设计了为实现自吸式液化气梭式窑自动控制的整套传动机构；提出了控制系统硬件设计方案；针对自吸式液化气梭式窑控制过程存在非线性、时变性和不确定性的情况，采用了不依赖对象精确数学模型的模糊控制算法实现自吸式液化气梭式窑的自动控制，用C语言在ICCAVR编译器的集成环境(IDE)中开发了控制系统的软件。通过在实验室调试及在自吸式液化气梭式窑上进行自动控制工况调试表明：开发的整套自吸式液化气梭式窑的自控装置，能适时调节煤气阀门开度、烧嘴阀门开度和排烟闸板开度来控制煤气流量、一次空气流量和排烟量，实现了自吸式液化气梭式窑的温度、气氛、压力的自动控制，取得了较好的控制效果。 【关键词】：梭式窑 模糊控制 单片机
【学位授予单位】：景德镇陶瓷学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 引言7-12
• 1.1 陶瓷工业窑炉发展过程及发展趋势7-8
• 1.2 陶瓷工业窑炉的控制现状8-9
• 1.3 单片机的发展及应用9-10
• 1.4 本课题的目的和意义10-12
• 2 自吸式液化气梭式窑的结构特点及工况研究12-19
• 2.1 自吸式液化气梭式窑的结构特点12-14
• 2.2 自吸式液化气梭式窑燃烧器的结构及工作原理14-16
• 2.2.1 自吸式液化气梭式窑燃烧器的结构14-16
• 2.2.2 自吸式液化气梭式窑燃烧器的工作原理16
• 2.3 自吸式液化气梭式窑的控制工况研究16-19
• 3 自吸式液化气梭式窑传动机构的设计19-32
• 3.1 空气调节阀传动机构的设计19-26
• 3.1.1 文丘里烧嘴的改装思路19-20
• 3.1.2 齿轮传动和设计20-26
• 3.2 排烟闸板传动机构的设计26-29
• 3.3 电机和执行器的选择29-32
• 4 自吸式液化气梭式窑控制系统的硬件设计32-55
• 4.1 硬件设计总体方案32-33
• 4.2 单片机的选型33-43
• 4.2.1 系统对单片机资源的要求33-38
• 4.2.1.1 Atmega16单片机的性能指标33-35
• 4.2.1.2 Atmega16单片机的引脚配置35
• 4.2.1.3 Atmega16单片机引脚说明35-37
• 4.2.1.4 Atmega16的特点37-38
• 4.2.2 Atmega16的通信接口38-43
• 4.2.2.1 内部集成电路(I~2C)总线39
• 4.2.2.2 串行外围设备接口(SPI)39-41
• 4.2.2.3 通用同/异步串行接口USART41-42
• 4.2.2.4 单总线42-43
• 4.3 温度传感器的选择43-45
• 4.3.1 热电偶的选型43-44
• 4.3.2 热电偶温度补偿电路设计44-45
• 4.4 硬件模块的设计45-51
• 4.4.1 热电偶放大电路设计及调试45-46
• 4.4.2 模数转换(ADC)器和数模转换器(DAC)与单片机接口的设计46-48
• 4.4.3 压控电流源的设计48-49
• 4.4.4 液晶显示器与键盘接口设计49-50
• 4.4.4.1 液晶显示器接口设计49
• 4.4.4.2 键盘接口设计49-50
• 4.4.5 单片机系统电源设计50-51
• 4.4.6 煤气阀门、空气阀门和排烟闸板控制电路设计51
• 4.5 PCB电路设计流程51-52
• 4.6 硬件电路调试过程52-55
• 4.6.1 电路的检查52
• 4.6.2 电源的调试52
• 4.6.3 单片机外围接口电路调试52-53
• 4.6.3.1 I~2C接口的调试53
• 4.6.3.2 SPI接口的调试53
• 4.6.3.3 串口的测试53
• 4.6.3.4 单总线的调试53
• 4.6.4 煤气阀门控制电路的调试53
• 4.6.5 助燃空气和排烟闸板控制电路的调试53-55
• 5 控制系统的控制方法及软件设计55-68
• 5.1 控制方法的选择55-56
• 5.2 模糊控制器的设计56-64
• 5.3 控制系统的软件开发工具64-68
• 6 调试68-76
• 6.1 实验室调试68-70
• 6.2 现场调试70-76
• 7 结论76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-83
• 附录A 助燃空气和排烟闸板控制电路原理图83-84
• 附录B 部分程序84-89

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