科研训练报告书(项目申请书).doc

内蒙古工业大学科研训练报告书 （项目申请书）项 目 名 称： 电热水锅炉控制器的设计 申 请 者： 董子昊 指 导 教 师： 张健欣、齐咏生、王林、赵永艳 电 子 信 箱： 641069042qq.com 内蒙古工业大学 二一三 年 制一、基本情况1项目情况项目名称电热水锅炉控制器项目来源 自主立题 教师指导选题起止时间自2013 年 1 月 至 2013 年 6 月2申请者情况姓名董子昊性别男年龄22民族汉学院电力学院年级09级专业自动化（电）3指导教师情况姓名张健欣职称副教授/博士专业自动化E-mail学院电力学院电话13948615558签字二、立题依据1研究意义电热锅炉不仅在工业领域用途广泛，还在我们的日常生活中发挥着不可或缺的作用，研究电热水锅炉的参数控制，比如水温控制、水温控制和水压检测等，有利于我们更安全地使用电热锅炉，同时方便我们的生活。在学习研究方面，通过对电热水锅炉控制器的设计，我们可以更好地掌握锅炉的一些基本知识、水温水位控制的一些算法和控制理论（包括最优控制理论）等，为以后进入社会研究领域打下坚实的知识功底。2.国内外研究现状国外研究状况：对于锅炉的自动化 主要从上世纪早些年代就开始了，上世纪五十年代，对于一些发达国家开始进一步研究锅炉的控制系统，到了上世纪六十年代的时候，在锅炉控制中开始使用电动的单元组合仪表，主要型号是DDZ-和DDZ-这两种用于检测和报警。到了上世纪七十年代的时候，计算机开始用于锅炉的控制之中。随着科学技术的发展，一些先进的技术已经达到锅炉控制的要求，并在模糊控制和神经网络控制以及预测控制等作了深入的研究。到了八九十年代的时候，可编程控制器用到锅炉的自动控制中，使得锅炉稳定运行并安全可靠。一些发达国家，能源主要是煤石油和天然气，它们占据着主要的能源地位。为了节约能源，变频技术在锅炉控制中得到了广泛的应用。目前，锅炉的控制已经基本实现了计算机的自动化控制，在控制方法中我们经常采用现代控制理论中的专家控制和神经网络控制以及模糊控制的方法，因此锅炉的热效率很高，锅炉运行比较平稳，而且减少了对环境的污染。国外研究现状：我国的热水锅炉发展大致可分为三个阶段：第一阶段，从五十年代到六十年代，主要是锅炉的转变阶段，从蒸汽锅炉的阶段转变为热水锅炉的发展阶段，这样，不仅节约了能源，还使锅炉的供暖比较稳定。第二阶段，从六十年代到七十年代，主要是在制造和设计锅炉的控制阶段，这段时间主要是改装阶段。第三阶段，从七十年代到现在，锅炉的发展主要是产品化，向着大容量/自动化的方向发展，我国有了自己的热水锅炉产品。我国的供暖锅炉有多种，为节约能源，变频技术在我国的应用领域越来越广，在锅炉的控制方面也有应用，但主要还是以人工控制为主。尽管对锅炉控制研究和推广已经取得了很大的进步，但仍存在着一些问题，比如控制阀门的控制精度比较低，控制方案不够合理等。我国自八十年代初发展起来的锅炉控制还局限于报表打印和仪表显示等功能，可靠性不是很高。3.研究目的通过采用单片机设计，改进市场上双金属片控温的电热锅炉，使其控制便捷，使用安全，价格低廉，同时实现多功能智能控制（比如水温控制和水位控制），更加满足人们的需求和工厂运行的需要。4.主要参考文献1 曹新凤.模拟预测控制在锅炉供暖系统中的应用研究D.兰州理工大学，20112 王华.智能型电热锅炉控制器的设计J.商丘职业技术学院，20103 王树东.基于单片机的学习型专家系统水位控制器J.兰州理工大学，20094 阎焕忠.电热水锅炉的温度模糊控制器设计J. 沈阳建筑工程学院自控系,20015 陈大林.一种锅炉水温智能控制器的设计J.东南大学，20056 张国俊.使用单片机对热水锅炉的控制J.浙江工业大学，2005三、研究方案1研究内容与方法在本系统的设计中，可以通过外接的液位传感器将水位信号转换为标准电信号，经信号采集系统输入到CPU处理器进行处理。经CPU的处理后来判断是否令水泵工作，同时有水位指示电路可得知此时锅炉内的水位。温度、压力控制系统是通过采用温度传感器和压力传感器位于锅炉内不同的位置来监测水温、水压，并将所采集到的水温信号和压力信号输入到CPU处理器进行处理从而使用户可通过CPU的外部按键设置锅炉内的水温，使水温值满足用户的需求。 可使用模糊控制和PID增量式控制算法对水温进行控制，用两点开关控制对水位进行控制。2研究目标和创新实现电热水锅炉控制器多功能控制，比如可同时实现水温、水位、水压的检测和控制，使整个控制过程更加安全和高效，更好的满足用户的需求。在进行水温、水位和水压控制的同时，可采用Bang-Bang准时间最优控制的算法使控制过程在最短的时间内达到设置点，达到快捷高效控制的目的。对于硬件方面，控制器外部可以增设警报装置和定时加热装置等。3预期结果和形式用户可以根据自己的需求，通过控制器外部的按键装置设置锅炉的水位、水温，当水位、水温和水压中的某一参数超出一定的范围时，警报器发出警报，提醒用户注意安全设置与调节，水温加热或水温上升的同时，外部显示装置可以显示目前温度和水位。