新型预混真空锅炉自动控制系统

摘要

锅炉作为重要的动力和供暖设备，在经济发展中的地位越来越突出。然而燃煤锅炉的应用在过去占据了大部分份额，长期的运行经验表明燃煤锅炉具有控制复杂、燃烧效率低、人力资源浪费和环境污染严重等缺点。在倡导绿色发展的今天，燃煤锅炉终将被其他的清洁能源所代替。本文主要针对燃气预混真空锅炉的应用进行工艺分析、控制系统设计。 

天然气是一种清洁能源，几乎零污染，同时燃气锅炉设备相对简单便于实现智能化自动控制，易于提高锅炉的燃烧效率。因此，首先分析了燃气预混真空锅炉的工艺过程和控制机理的实现方法，同时对燃气预混真空锅炉控制对象特性和任务进行分析，得出通过控制燃气比例阀和鼓风机风量来调节锅炉的出水温度。 燃气预混真空锅炉是一个复杂的控制对象，具有非线性、大惯性和时滞性的特点，因此选择合适的控制算法是一件非常重要的工作。工业现场中应用较多是线性 PID 算法，PID 算法具有原理清楚、结构简单和稳态精度高等优点。 

最后，本文搭建了基于 STM32 燃烧控制器的硬件平台，在 Altium Designer上完成了原理图和 PCB 的工作，实现的功能主要有锅炉状态量和模拟量的采集、控制算法运算、PWM 调节燃气比例阀和 DAC 输出控制鼓风机、继电器输出、RS485 通讯电路、人机交互、实时时钟、JATG 调试等。在硬件平台的基础上利用 KEIL 完成了软件设计，同时进行了模块化调试。

关键词：燃气预混真空锅炉  PID自动控制系统  MATLAB  STM32单片机

目录

摘要 I

第一章 绪论 4

1.1研究目的及意义 4

1.2 锅炉控制系统发展概述 5

第二章 燃气预混真空锅炉工艺和控制任务分析 7

2.1系统组成和控制运行机理 7

2.2.1工艺原理分析 7

2.2.2安全系统分析 10

2.2燃气锅炉控制对象特性及任务 12

2.3本章小结 13

第三章 燃烧控制器软硬件设计和调试 14

3.1控制方案选择 14

3.2控制系统硬件设计 14

3.2.1 主控制器及最小系统 15

3.2.2 电源模块设计 17

3.2.3 实时时钟模块 19

3.2.4 存储电路设计 20

3.2.5 人机接口模块 21

3.2.6 输入调理电路设计 21

3.2.7 输出驱动电路设计 21

3.3 控制系统软件设计 22

3.3.1 主程序软件流程 23

3.3.2 自动点火模块 24

3.4 系统调试 24

3.5 本章小结 27

第四章 总结与展望 28

4.1全文总结 28

4.2后期展望 28

参考文献 29

致谢 30