炉膛温度监测系统设计实习报告.docx

炉膛温度监测系统设计前言在现代的冶炼工厂和发电厂中锅炉设备的运用十分广泛。如果锅炉的控制设备简陋，控制技术落后就会造成燃料的浪费，增加产品生产成本，产生安全隐患，另外，由于锅炉常年运行，为了保障产品质量，需要维持炉膛的温度在一定的范围内，而工作者又不能全天候同时完成多台锅炉温度的检测。我们设想如果能够设计一种温度监控装置，它能够实时采集锅炉的温度值，从而有效地控制炉膛温度并解决上述问题。该检测系统以NUC140单片机为系统核心，能够实时监测锅炉的温度并通过GUI液晶显示屏显示，当温度超出一定的范围时，报警器报警，提醒控制室工作人员。从机完成数据的采集，主机完成数据的处理，数据的传送和接收则由主从机上的MAX485芯片完成。对于具有不同温度范围的锅炉，可以通过更改温度的阈值来实现对温度监测和预警。在为期两周的实习过程中，我们首先学习的是软件和硬件的知识，从软件的安装使用到电路图的绘制，我们踏踏实实的跟在老师后面学习，认真记录每一步项目的设计步骤。在接到实习课题后，我们首先分析课题项目应具有的功能，然后分解为各个功能模块，设计系统原理图，经过我们详细讨论反复验证，最终完成系统样板。当然，设计和制作的过程也离不开老师的悉心指导，在此致以崇高的谢意！一、实习目的1、熟悉C语言的知识，运用C语言编译器（keil软件）编写出实现某一功能的程序。熟练使用altium designer绘制电路原理图，并根据原理图设计PCB板。2、熟悉各种元器件的工作原理，学会看芯片说明书，积累常见芯片的特性和使用原理，为以后的学习工作打下坚实的基础。3、对于指定的课题能够独立分析其功能，并根据要求的功能提出相应的设计方案，培养自身的课题分析实践能力，积累一定的项目经验。4、增强我们自学的能力、动手能力、团队协作精神和艰苦奋斗的精神，在学习理论知识的同时增强自身的综合素质。二、实习时间：三、实习地点：四、实习单位：五、实习内容：1、分析炉膛温度监测系统的设计要求（1） 系统采集端对测点温度进行采集，并将采集到的温度电压信号转换为数字信号，传送给主机。由于工作现场和控制室有一定的距离，要求有一定的传输距离。（2） 主机运用软件设定的功能，将数据进行对比，判断是否给出报警，并将处理后的数据发送给显示器。（3）GUI液晶显示器能够对温度进行实时显示，用户也可根据工作环境选择设置不同监测点温度上下限。2、炉膛温度监测系统结构介绍根据系统的设计要求，将系统分为三个部分，分为主机、从机和外设。主、从机板中设有NUC140单片机，电源模块、数据接收模块。从机专门设有MAX6675芯片，该芯片连接有热电偶，热电偶将温度模拟信号传送给MAX6675芯片，由其完成模拟信号向数字信号的转换。外设集成在主机板上，主要包括GUI液晶显示屏和蜂鸣器，GUI液晶显示当前的温度和设定的温度上下限，并能接受用户的调节需求完成指令的输入。系统设计框图如图一示:图一 系统设计框图3、编写系统原理图根据系统设计框图，设置各功能子模块。利用ALTIUM DESIGNER设计系统原理图，并且可以方便的生成PCB图。各模块如下图示。电源模块采用LM1086稳压芯片，将电压值稳定在3.3V为系统供电。图二 电源模块报警模块采用蜂鸣器，当单片机第四引脚电平拉低后蜂鸣器报警。MAX485接口芯片是一种封装有RS485协议的芯片，每个器件中都具有一个驱动器和一个接收器，可以用于数据的接收和传输。本系统的处理端和主机模块均含有该芯片，这两个模块就在RS485通信协议下进行数据传输。图三 报警模块图四 串口通信模块液晶模块使用C/GUI嵌入式应用的图形支持软件编写液晶显示和触控指令输入程序。液晶的管脚接线图和显示设计如下。图五 液晶引脚原理图图六 液晶显示界面温度采集模块主要芯片是MAX6675， MAX6675是温度采集端的核心。它是K型热电偶串行模数转换器，它能独立完成信号放大、冷端补偿、线性化、A/D转换及SPI串口数字化输出功能，大大简化了热电偶测量智能装置的软硬件设计。本系统中，MAX6675将热电偶采集到的温度电压信号转换为数字信号，由从机处理后通过max485芯片在RS-485通信协议下传送给主机。图七 MAX6675单片机采用NUC140系列，我们使用其中的80个引脚作为本系统的资源接口。图八 单片机部分原理图5、实物制作根据原理图我们再利用ALTIUM DESIGNER软件设计PCB图，由PCB图进行布局并刻制成电路板，最后制作成这个系统。实物图片展示如下： 图九 系统总体图图八 主机部分图十 从机部分图十一 K型热电偶6、算法流程图图八 算法流程7系统测试表1 系统各项测试编号待测系统测试现象1温度采集端将热电偶放在燃烧的酒精灯上，主机端会显示当前温度，处理端和主机端的灯会亮2数据处理端当处理端接收到信号是单片机旁的提示灯会亮3主机主机接收到数据会在液晶屏上实时显示出来4报警系统当锅炉温度超出系统可测范围时蜂鸣器会发出响声6、 实习总结 我们的实习先从理论知识学起，然后将系统进行分析、讨论、制造、测试、完善，一步一步完成了整个系统。当系统完成了课题任务时， 我们惊讶于自己的能力，通过短短的实训竟能完成如此接近于实战的课题。这使我们增强了对自身能力的信心，同时也对理论知识的学习充满了热情，因为任何理论的学习都是用于实践，作为一名工科生，最大的快乐莫过于通过所学将自己的知识应用到实践，而我们做到了！当然，整个系统的设计也碰到了瓶颈，对于这些难题，指导老师给予了悉心的指导，为我们排忧解难，最终如期完成了课题任务。当然，整个系统也还有完善的空间，我们可以将其接多个从机，充分利用RS485通信协议的多点通信的功能，这样可以将硬件资源利用最大化的同时也可以节约成本。对于液晶显示部分，我们还可以直接取消“设置”键，通过直接触控数据坐标来改变相应温度数值的上下限，这样也可以提高工作人员的操作速度。对于整个系统，还有许多升级的空间，我们可以将其改造，使其判断温度超限时可以通过调节炉膛送风送煤的量值来自动改变炉膛温度，这些都需要我们继续努力，增强软硬件的各项功能，以期达到工业生产的要求。总体说来，我们的实习充满了艰辛但也非常丰富多彩。经过两个星期的实习我学到了很多专业知识，提升了自身的综合素质，同时也发现了自己的不足之处，理论知识的缺乏让我们更加珍惜今后的课堂知识的学习。实习的心得有以下几点： 1.实习中我们学到了许多的应用知识，在课题设计中慢慢的积累了电子设计的相关知识，对于系统的软硬件方面有着直观的认识。 2.除了学习到了相应的理论知识，还得到了许多的课堂学习中没有的实践知识，每天的坚持学习让我们提前感受到了工作的艰辛，但是也锻炼了我们坚忍不拔的意志，获得了项目设计的经验。3. 在设计中也出现了不少问题，比如对于元器件不够了解导致选型困难，由于布局不合理导致PCB板很难运用到实际生活中，通过实习，我们发现了自己的不足，但我们会迎难而上再接再厉，继续学习更多的理论、实践知识。4.在即将进入工作岗位前通过这次实习让我先熟悉了以后工作中将会遇到的一些东西，这使我在以后的工作中遇到这些东西时能够得心应手而不会感觉到无从下手。能使我更有竞争力，不会在以后工作中被淘汰.提高了我的设计思维能力。5.实习期间的生活很充实，也学到了很多东西，设计过程中得到老师们的悉心指导，还有亲爱的队友们的默默付出，在此一并致谢！