文档介绍：一．本课题的研究意义、研究现状和发展现状
本课题的研究意义
锅炉是工业火力发电厂企业的重要动力设备，它是火力发电厂三大主机之一，锅炉工业的发展影响着火力发电的发展和大电站的建设，此外，锅炉还是轻工业生产中的热源和动力源，如为蒸馏、化学反应、干燥蒸发等提供热能，为风机、压缩机、泵类提供动力。由此可见国民经济各个部门的发展离不开锅炉工业的发展，它在我们建设有中国特色社会主义，大力发展经济，实现现代化的进程中，发挥着重要作用。
气包水位是锅炉系统正常运行的重要参数，维护锅炉水位在一定范围内变化，是锅炉水位控制的重要任务之一，也是保障蒸汽机和锅炉安全运行的重要条件。如果气泡水位过高，会影响汽包的汽水分离装置的正常工作，导致锅炉出口蒸汽带水和含盐量过大，使过热器热面结垢甚至遭到破坏，影响机组的正常运行和经济性指标；如果汽包水位过低，会使锅炉水循环工况破坏，造成水冷壁供水不足而被烧坏，所以研究锅炉汽包水位的控制方法有着重要意义。
2 研究现状和发展趋势
我国工业锅炉的自动化控制，经历了三四十年代的单参数控制，四五十年代的单元组合式综合参数仪表控制从六十年代开始，人们对锅炉水位系统进行了更深入的研究，采用更先进的计算机控制方法，如数字PID控制、最优控制、自适应控制等。在控制结构上采用串级 -前馈-反馈控制。针对控制锅炉对象的滞后特性，采用Smith纯滞后补偿控制等。比如：文献针对当时锅炉水位控制中大多数采用的DDZ-II型电动单元组合仪表电路，故障率高，调节效果差等特点，设计并制作出一种采用PID调节原理的新型智能水位控制仪。
锅炉工业的迅猛发展是近几年的事情，国外的锅炉工业50年代发展最快，70年代达到高峰。一直以来，用单片机实现锅炉控制是控制领域的一个典型的问题，伴随着控制理论和技术的发展，锅炉自动化控制水平也在逐渐提高，锅炉的自动化控制，经历了30年代的单参数控制，40年代的组合仪表复合参数仪表控制，以及60年代兴起的计算机过程控制几个阶段。而用单片机实现锅炉的控制，也是近几年才发展起来的，是一个逐渐深入的过程，虽然与其他发达国家相比还存在差距，但是在此方面的进步却是很大的。
国外许多学者正深入地研究汽包水位智能控制方法。1974年英国的EHMamdani ，成功的将模糊控制应用到锅炉和蒸汽机控制中，此后，模糊控制得到了广泛的发展并在现实中得到了成功的应用。国内的许多学者对汽包水位模糊控制也进行了深入的研究，如哈尔滨工程大学的夏国清等针对锅炉水位问题，提出了一种自学习模糊控制方法，并进行仿真研究，验证了模糊控制对汽包水位模型参数变化不敏感，抗干扰能力强等优点，解决了对象数学模型不精确时控制器的适应性问题。
但是，常规的二维PID模糊控制存在比较大的静态误差和多级继电器特性，降低了它的精度,所以有必要对模糊控制进入更深入的研究，以便提高对汽包水位系统控制的性能。近年来，集散控制系统系统（DCS）迅速发展并为锅炉控制提供了强有力的手段，特别是在集散控制系统中采用模糊控制等高级算法已经成为集散控制系统发展的一个重要组成部分。总的来说，汽包水位控制到经历了一个由单元组合式仪表到计算机控制，由传统的PID控制到更高级的智能控制，由直接现场到集散控制的发展过程。
二．主要设计内容
采用三冲量水位控制系统，以锅炉水位为主控信号，蒸汽流量为前馈信号，给水流量为控制器的反馈信号；采用以单片机为核心的硬件电路，实现锅炉水位的智能控制系统。
研究方案：
三冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。液位控制器LC（主调节器）与流量控制器FC（副调节器）构成串级控制系统。蒸汽流量的波动是引起汽包液位变化的因素，是干扰作用;要实现蒸汽流量扰动下水位不变的设想，三冲量水位控制系统以蒸汽流量为前馈信号，给水流量为控制的反馈信号，锅炉水位是主冲量信号，首先用变送器从锅炉汽包中采集到的这些物理参数转化为模拟信号，然后通过A/D转换器转换成单片机可识别的数字信号，将其送入单片机中进行处理，随后将输出信号再通过D/A转换器转换为模拟信号，最后将处理后的信号送入执行器，执行器通过控制给水流量来完成对锅炉汽包水位的调节工作。同时把水位进行显示，超标时进行报警处理，同时具有人机交互功能，和显示功能。

锅炉
液位检测变送器
给水流量变送器
蒸汽流量变送器
执行器

A/D
D/A

人-机交互
显示
报警
通信

单
片
机