電熱水暖恒溫自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電熱水暖恒溫自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),電熱,水暖,恒溫,自動控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 信 電 系 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )開 題 報(bào) 告信電 系 電氣 專業(yè) 03 級 1 班課題名稱：電熱水暖恒溫自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 起止 時(shí)間：2006　年 　2 月 　17 日～ 　6 月 8 日(共 　15　周)學(xué)生姓名： 陳芝村 學(xué)號： 37 指導(dǎo)教師： 濮陽檳 報(bào)告日期： 2006.3.2 1．本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)的研究現(xiàn)狀綜述 信 電 系 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 家庭采暖是一個日常生活中的實(shí)際問題。集中供熱方式的熱源固定，而且能夠24h 供暖，也算是比較方便、實(shí)惠的。但也存在問題，如供熱不及時(shí)，能源浪費(fèi)，中途能量損耗大，污染嚴(yán)重，收費(fèi)一刀切，不便于分散居民使用等。近些年來，隨著人們的生活水平不斷提高，人們對生活品質(zhì)需求也越來越高，又由于電力資源的不斷豐富，電費(fèi)價(jià)格下降，許多用戶開始用起了獨(dú)立的家庭電熱采暖器，這也滿足了人們對家用產(chǎn)品的方便、靈活、衛(wèi)生、安全和經(jīng)濟(jì)的要求。所以近幾年來，電熱式采暖系統(tǒng)越來越受人們的青睞。然而與此同時(shí)，也存在一些問題，經(jīng)市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)：1.現(xiàn)在市場上出現(xiàn)的家庭水暖系統(tǒng)所用的大多是用簡單的開關(guān)控制，沒有做到恒溫控制；2.所用的交流接觸器所帶來的噪聲令用戶十分不滿意。針對以上問題，本設(shè)計(jì)將對其控制電路進(jìn)行改進(jìn)，來解決家庭電熱采暖器設(shè)計(jì)的不足，以滿足人們的需求。實(shí)現(xiàn)的功能是：要將系統(tǒng)原來的簡單的開關(guān)控制方法做改進(jìn)，做到恒溫控制。根據(jù)中國現(xiàn)實(shí)國情，建設(shè)資源節(jié)約型社會，是一項(xiàng)審時(shí)度勢的重要決策，是中國的必然選擇。我國的國情是人口眾多、資源匱乏、環(huán)境承載力已接近極限，需要科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，讓科學(xué)技術(shù)和創(chuàng)新為其發(fā)揮重要的作用。在自然界中，人類以其完善，可靠，靈活的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)而臨“物竟大擇，適者生存”的挑戰(zhàn)，因而研究智能控制的一個直觀的途徑便是從人自身尋找答案，人在決策以及控制中表現(xiàn)出來的具有周期性的規(guī)律是控制模仿的原型。這正是重慶大學(xué)周其鑒教授早在 80 年代提出的:智能控制的基本思想在于仿人、仿智。仿人智能控制以人的智能和自動控制理論為基礎(chǔ)，總結(jié)人的控制經(jīng)驗(yàn)，以產(chǎn)生式規(guī)則描述其啟發(fā)與直覺推理以及控制行為。智能電熱水暖機(jī)最獨(dú)特的創(chuàng)新是：改變了世界傳統(tǒng)水暖“鍋爐加熱、管道傳熱、暖氣片散熱”的固有供暖模式，實(shí)現(xiàn)了熱水供暖，卻不用鍋爐、管道、暖氣片的目的。與傳統(tǒng)水暖產(chǎn)品比較，投資節(jié)省 2---3 倍，使用節(jié)能 30—60％，節(jié)約鋼、銅、鋁、鐵等金屬能源材料 30 多倍。電熱鍋爐就是將電能轉(zhuǎn)換成熱能的供熱設(shè)備，因其技術(shù)先進(jìn)、自動化程度高，具有良好的環(huán)保效果和經(jīng)濟(jì)效益，產(chǎn)品深受廣大用戶和環(huán)保部門的歡迎。雖然我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電力供應(yīng)十分充足。于供暖產(chǎn)品數(shù)來說，水暖系統(tǒng)以其溫馨的特性，最具有產(chǎn)品競爭里，因?yàn)樗故覂?nèi)空氣不干燥，比較舒適，有益于身心健康，倍受人們的青睞。所以，世界水暖產(chǎn)品（方式）市場占有率在 80％左右。相對與中外世代熱水供暖，都要在室內(nèi)外安裝鍋爐、管道、暖氣片。利用鍋爐將水加熱，通過進(jìn)水管道將高溫水送到房間的暖氣片里，由暖氣片以自然對流的方式向房間散熱，再通過回水管道將低溫水送回到鍋爐里加熱，從而達(dá)到取暖的目的的工作原理。從另一方面反應(yīng)出了傳統(tǒng)水暖模式投資大、耗能高、安裝麻煩、溫度和用熱量不能自主控制、使用不便、占用使用面積和空間、影響室內(nèi)美觀等的弊端。而智能電熱水暖機(jī)的供暖方式是：每個房間一臺由微電腦控制的容水式自動加熱散熱裝置（規(guī)格為 51*9*31CM，功率為 1350W，可滿足 25 平方米以內(nèi)的房間供暖） 。該裝置將加熱、散熱、水溫、室溫、時(shí)間、風(fēng)量、用熱量、安全等信息，采用微電腦數(shù)字信息技術(shù)由用戶自主設(shè)置并全程監(jiān)控，讓人們在采暖中既得到了省錢、環(huán)保、節(jié)能的實(shí)惠，又最大限度地享受到自由、方便、舒適、健康的高品質(zhì)生活。該技術(shù)在國內(nèi)外供暖（水暖）產(chǎn)品中具有新穎性、獨(dú)創(chuàng)性。與市場上國內(nèi)外所有的水暖產(chǎn)品（方式）比較，具有非常明顯的高效、節(jié)能、環(huán)保、省錢、實(shí)用、方便的特點(diǎn)。產(chǎn)品的問世，為現(xiàn)代建筑和用戶提供了一種前所未有的全新供暖模式，必將引發(fā)一場采暖領(lǐng)域的革命，成為今后采暖的主流。 智能電熱水暖機(jī)給用戶和開發(fā)商帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。從世界取暖的發(fā)展趨勢看，原則上應(yīng)該有如下幾點(diǎn)： 信 電 系 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 1、投資省。2、高效節(jié)能。3、節(jié)約能源、資源。4、分戶供暖（含集中供暖分戶計(jì)量）可節(jié)能 30％左右。5、水暖不干燥，有益于身體健康。 6、用電環(huán)保。7、智能化。8、不用安裝，節(jié)省空間。2．設(shè)計(jì)(論文)要解決的問題和擬采用的研究方法完成一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)需要經(jīng)歷以下幾個步驟：1：提出目標(biāo)課題：明確要解決的問題，給出相關(guān)參數(shù)，性能要求。2：進(jìn)行可行性論證：從技術(shù)角度分析“課題”的先進(jìn)性、可靠性及通用性。查閱國內(nèi)外有關(guān)資料；從經(jīng)濟(jì)角度分析“課題”的市場需求、成本大小、所需元件的供應(yīng)情況及產(chǎn)品的銷售情況。3：確定系統(tǒng)的總體方案：系統(tǒng)的總體方案的好壞將直接影響整個開發(fā)系統(tǒng)的成本和功能，總體方案的設(shè)計(jì)大體上可從以下幾個方面考慮：根據(jù)“課題”的性能要求，提出合理可行的技術(shù)指標(biāo)并選擇合適的機(jī)型：是選擇 MCS-51 系列還是選用其他系列的單片機(jī)。確定系統(tǒng)硬、軟件的功能，因?yàn)橛行┕δ芗饶芸梢杂捎布韺?shí)現(xiàn)，也可以由軟件來完成；確定系統(tǒng)的硬件框圖和軟件框圖；大致確定系統(tǒng)的開發(fā)周期。4：著手進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路及軟件程序的理論設(shè)計(jì)，在這一過程中主要考慮滿足系統(tǒng)硬件、軟件的基本的功能要求。5：借助于防真機(jī)對系統(tǒng)的硬件、軟件進(jìn)行仿真調(diào)試，以鑒定理論設(shè)計(jì)的正確性。6：安裝系統(tǒng)的硬件電路，并將調(diào)試通過的系統(tǒng)程序固化到程序存儲器中。7：對實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)作進(jìn)一步的實(shí)物調(diào)試，完成通過后則交付使用，從而完成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。本設(shè)計(jì)的基本參數(shù)及技術(shù)要求是：1：系統(tǒng)的基本參數(shù)：額定容積 60L 額定功率 2.4KW 額定電壓 220V；2：采用 LED 顯示器顯示當(dāng)前水溫；3：恒溫溫度在 30-80 攝氏度之間任意設(shè)定；4：采用自動恒溫控制，全自動運(yùn)行；5：具有缺水保護(hù)、超溫保護(hù)等自動保護(hù)功能； 信 電 系 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 3．本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路：本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問題是：溫度檢測與自動控制 。關(guān)鍵詞：PT100 溫度傳感器 固態(tài)繼電器 單片機(jī) WS2050 隔離二線制變送器解決思路：查閱一些關(guān)于溫度傳感器的資料利用溫度傳感器來檢測水溫并通過PID 控制設(shè)定恒定溫度，PT100 溫度傳感器通過 WS2050 隔離二線制變送器將模擬量溫度動到 ADC0809 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送 LED 顯示。溫度主要是通過固態(tài)繼電器調(diào)節(jié)負(fù)載阻值來控制。本課題以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)完成對系統(tǒng)的控制并使其自動運(yùn)行。在系統(tǒng)自動運(yùn)行中，通過人機(jī)界面的 LED 顯示和鍵盤設(shè)置來時(shí)時(shí)了解電熱水暖自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和更改設(shè)置。 4．完成本課題所必須的工作條件(如工具書、實(shí)驗(yàn)設(shè)備或?qū)嶒?yàn)環(huán)境條件、某類市場調(diào)研、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)條件等等)及解決的辦法：本課題系統(tǒng)的工作環(huán)境：環(huán)境溫度：-10~80 攝氏度；相對濕度：小于等于 85%；空氣中不含有腐蝕性氣體；周邊沒有強(qiáng)磁場干擾。工具書：《單片機(jī)原理與應(yīng)用》 ， 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 ， 《單片機(jī)與控制技術(shù)》 ， 《全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽訓(xùn)練教程》 ， 《自動控制理論》 。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：DHJY1 型電熱水暖恒溫自動控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 1 套（含溫度數(shù)字傳感器、8031 單片機(jī)系統(tǒng)） 、恒熱 28 升熱水器 CSFL028 水暖系統(tǒng) 1 套（含自動排氣閥、壓力表、泄氣閥、循環(huán)泵、單相閥、截止閥等） 、GTJ4-20A 單相固態(tài)繼電器 1 個、3KW 交流調(diào)壓器。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)條件：CAD 制圖。解決方法：根據(jù)環(huán)境的要求找個合適的場所對完成的產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)試。根據(jù)任務(wù)書來查閱相關(guān)資料。如有條件最好能親自做下電熱水暖恒溫控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。利用 CAD 來繪制硬件電路圖。 信 電 系 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 5．設(shè)計(jì)(論文)完成進(jìn)度計(jì)劃1、第一階段主要完成：翻譯一篇相應(yīng)的外文資料、開題報(bào)告、最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及相應(yīng)的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；2、第二階段主要完成：硬件系統(tǒng)總體框圖、LED 顯示器、系統(tǒng)電源及相關(guān)的硬件電路的設(shè)計(jì)；3、第三階段主要完成：、軟件系統(tǒng)總體框圖、軟件流程圖及相關(guān)的軟件程序設(shè)計(jì)；完成系統(tǒng)缺水保護(hù)、傳感器故障保護(hù)、超溫保護(hù)等多種自動保護(hù)功能的設(shè)計(jì)。6．指導(dǎo)教師審閱意見指導(dǎo)教師(簽字)：　　　　　　 年 月 日7． 教研室主任意見教研室主任(簽字)：　　　　　 系(簽章)年 月 日說明：1. 本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題任務(wù)的學(xué)生在接到“ 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書”、正式開始做畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的第 2 周或第 3 周末之前獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。2.每個畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題撰寫本報(bào)告一份，作 為指導(dǎo)教師、教研室主任審查學(xué)生能否承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 課題任務(wù)的依據(jù)，并接受學(xué)校的抽查 。