摘 要：本文綜合運用單片微型計算機技術與嵌入式自動化程序控制編程技術和語音合成技術，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用領域日益廣泛.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域得到了廣泛的應用。使用單片控制鍋爐是很好的選擇[2]。

2. 系統(tǒng)硬件設計

　　2.1系統(tǒng)總體設計

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置上限和下限，如果傳感器送來的信號高于我們設定的上限或低于我們設定的下限，儀表內(nèi)部的繼電器開關就會合上，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. 軟件設計

　　本控制系統(tǒng)軟件主要由主程序、中斷服務程序、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.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計.北京:清華大學出版社,2002