摘 要：本文綜合運用單片微型計算機技術(shù)與嵌入式自動化程序控制編程技術(shù)和語音合成技術(shù)，能獨立完成對工業(yè)現(xiàn)場的中小型鍋爐的直接控制，能用漢語語音提示及報警;能接收工業(yè)現(xiàn)場的傳感器信號，輸出控制工業(yè)常規(guī)物理量，可根據(jù)用戶的工業(yè)現(xiàn)場需要，自行擦寫、刪改自動化控制程序和語音合成程序，達到對工業(yè)現(xiàn)場中小型鍋爐的直接控制。
1. 前言
目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費大、環(huán)境污染嚴重的生產(chǎn)狀態(tài)。所以開發(fā)研制自動化程度高、節(jié)能潛力大、提高安全系數(shù)、減輕環(huán)境污染、減輕勞動強度、價格低的新型測控裝置意義重大。
單片機是在一塊芯片上集成了一臺微型計算機所需的CPU、存儲器、輸入、輸出等部件。單片機自問世以來，性能不斷提高和完善，體積小、速度快、功耗低的特點使它的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛.工業(yè)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境惡劣，干擾強.故要求控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定、抗千擾能力強[1]。單片機能滿足這些要求，因此單片機在控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。使用單片控制鍋爐是很好的選擇[2]。
2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1系統(tǒng)總體設(shè)計
圖2-1 鍋爐控制系統(tǒng)圖
如圖2-1所示，鍋爐上裝有溫度、壓力、液位傳感器，這些反映鍋爐運行狀態(tài)的信號送到儀表層;儀表層包括溫度儀表、壓力儀表、液位儀表，我們可以在這些儀表上設(shè)置上限和下限，如果傳感器送來的信號高于我們設(shè)定的上限或低于我們設(shè)定的下限，儀表內(nèi)部的繼電器開關(guān)就會合上，代表上限或下限的輸出信號就會輸出高電平，這些信號作為系統(tǒng)主控板的開關(guān)量信號輸入：系統(tǒng)主控板的輸出控制信號經(jīng)過繼電器后和系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)相連，繼電器是一種可以以小電流驅(qū)動大電流的物理元件，我們系統(tǒng)輸出的信號電壓比較低，不能直接驅(qū)動大功率用電器[3-4]。因此中間要接繼電器;主控板的另一輸出接系統(tǒng)顯示板，這樣鍋爐運行的狀況就可以直觀的顯示給用戶。
2.2主控板電路設(shè)計
如圖2-2所示，系統(tǒng)中的報警信號進入控制板后接到光電隔離器上，這樣可以防止干擾而使系統(tǒng)誤動作，而后接到74LS244上，74LS244是一個八同向的三態(tài)緩沖器，通過74LS244接到80C31上;存儲器通過74LS373和80C31相連;80C31通過語音芯片UM5l00輸出語音報警信號;80C31經(jīng)過74LS373后輸出顯示信號;80C31經(jīng)過74LS273后接到光電隔離器上，又經(jīng)過三極管后輸出控制執(zhí)行信號。
圖2-2 系統(tǒng)主控板圖
3. 軟件設(shè)計
本控制系統(tǒng)軟件主要由主程序、中斷服務(wù)程序、各種故障處理及報警子程序和延時子程序等組成。主程序主要是完成系統(tǒng)初始化、中斷設(shè)置、手動與自動切換等功能;中斷程序主要是完成判斷極限信號，然后轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理程序;檢測模塊主要是完成信號的輸入并判斷轉(zhuǎn)到中斷程序或檢測模塊;語音模塊主要是完成語音提示及報警的工作[5]。
系統(tǒng)開始后進行初始化，然后系統(tǒng)會語音提示鍋爐已經(jīng)打開;系統(tǒng)開始檢測信號，如果信號沒有越過設(shè)定的界限，那么系統(tǒng)會繼續(xù)檢測，否則系統(tǒng)會進入中斷處理程序;在中斷處理程序中，將會先判斷是否有液位極限低信號輸入和壓力極限高信號輸入，如果有則語音報警并停止鍋爐的自動運行改為手動操作，否則向下檢測液位、溫度、壓力是否高于上限或低于下限;如果有溫度、壓力高信號輸入就停止鼓風機并延時15s后中斷返回繼續(xù)檢測，否則向下檢測;如果有溫度、壓力低信號輸入就開鼓風機和爐排并延時30s后中斷返回繼續(xù)檢測，沒有就向下檢測;如果有液位高信號輸入就停止水泵并延時10s后中斷返回繼續(xù)檢測，否則向下檢測;如果有液位低信號輸入就開水泵并延時15s后中斷返回繼續(xù)檢測。
圖3-1系統(tǒng)程序流程圖
Fig.3-1 Process flow chart of the System
4. 結(jié)束語
本系統(tǒng)的節(jié)煤效率達10%以上;鍋爐的控制實現(xiàn)自動化，人的勞動強度就大大降低;鍋爐能夠安全的運行，減少事故的發(fā)生，保障人身安全;可以實現(xiàn)語音報警，直觀的反映鍋爐的運行狀態(tài)。能將鍋爐的傳感器信號通過儀表變?yōu)樯舷孪扌盘柕娇刂瓢?控制板接到信號后將按我們寫在EPROM中的程序執(zhí)行，是極限信號馬上停下自動控制改為手動控制，不是則判斷是哪個越界信號，輸出控制信號，輸出語音報警及顯示返回程序繼續(xù)檢測，這樣鍋爐就能按我們的要求運作了。
參考文獻
[1] 賴壽宏主編.微型計算機控制技術(shù).北京:機械工業(yè)出版社,2004
[2] 張良儀等編著.工業(yè)鍋爐微機控制.上海:上海交通大學出版社,1999
[3] 高文煥等編著.模擬電路的分析與設(shè)計.北京:清華大學出版社,2002
[4] 方建淳編著.語音合成技術(shù)與單片微機綜合系統(tǒng).北京:北京航空航天大學出版社,1994
[5] 余發(fā)山主編.單片機原理及應(yīng)用技術(shù).徐州:中國礦業(yè)大學出版社,2003
（轉(zhuǎn)載）
