单片机在玻璃熔窑火焰换向控制中的应用

单片机在玻璃熔窑火焰换向控制中的应用
发布时间：2022-09-30T01:49:29.208Z 来源：《城镇建设》2022年5月第10期作者：潘肖峰吕志国李强[导读] 在工业生产中,单片机控制是最常用的一种智能控制系统
潘肖峰吕志国李强河南安彩高科股份有限公司河南省安阳市 455000摘要：在工业生产中,单片机控制是最常用的一种智能控制系统。

它能根据被控对象设定值自动调节各种工作参数并将其显示、执行和检测反馈信号同步到逻辑控制器上,以提高产品质量及效率;同时还可以进行实时监控和在线维护。

基于此背景下本文介绍了单片机作为核心
控制单元的现状及其发展趋势，详细论述了单片机在玻璃熔窑火焰换向过程中所起到的作用以及它对工业生产影响等方面内容。

关键词：单片机；玻璃熔窑；火焰；换向控制
在玻璃熔窑生产的过程中,火焰温度、压力和时间是影响其质量好坏的重要因素。

因此,对炉膛进行控制就显得非常有必要。

单片机作为一种重要的控制器应用在工业生产中,其主要功能就是控制加热炉内物料由锅炉燃烧所产生的蒸汽温度、火焰长度以及烟气浓度等。

本文将对单片机在玻璃熔窑火焰换向控制中的应用进行介绍。

一.单片机相关
1.1 单片机在玻璃熔窑过程中的应用
单片机在玻璃熔窑中具有非常重要的作用,是对整个成型系统进行控制和优化的关键性因素。

它不仅能够对原料熔化过程、温度分布以及工艺参数等方面进行有效地调整，还可以通过程序来实现控制系统与数据处理设备之间建立起一个良好运行关系。

1.2 单片机的发展现状及优点
目前,单片机在工业控制领域已经得到了非常广泛地运用。

它主要是通过对计算机和外部设备进行连接来实现各种功能。

比如说:工业中的自动化仪表、智能化测控仪等;还有一些工厂里用到的是模拟控制系统与数字系统相结合的方式来完成生产任务等等这些都可以用单片机做完,并且还能够进行自动操作,这也使得我们在实际应用过程中有更多更好地控制方法。

二. 单片机的工作原理
2.1 单片机的组成
单片机是一个微型的计算机芯片,主要由程序控制、存储器与外部设备构成。

一般情况下都是用在工业领域中。

（1）CPU:它就是把指令执行命令功能和数据处理功能集成到一起,并使其变成各种机械形式或机电系统所需要的运动部件组成一种机器;
（2）内存:RAM是用来储存各种信息及数据传送的装置,能对计算机进行操作、控制等工作;单片机内部包含了许多存储器设备。

（3）控制器:顾名思义就是用一个计算机进行数据处理的是电脑芯片;这个机器里面有很多东西都可以直接使用这些指令去实现对信息的加工以及存储等等一些列操作;还有一种则是单片机内部所配置好,其中就包括了各种外围电路模块和输入输出端子等器件组成2.2 单片机的机械特点
单片机具有高集成度，大存储容量，外部扩展能力优良，具有很强控制能力等特点。

（1）从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象不是字或字节而是位。

不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。

（2）同时在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便。

（3）乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。

很多的八位单片机都不具备乘法功能，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。

2.3 单片机的使用情况
目前,单片机在工业领域的应用十分广泛,比如说各种仪表仪器、智能机器人等方面都有运用。

在工业生产中使用单片机控制是最为简单方便也最实用的。

因为其结构简便性和性能高、可靠性强及操作容易上手易学且价格低廉等等优点而被广泛应用;同时它也可以实现程序设定功能,并且能通过编程来改变系统输出信号大小以及输入量的多少以达到不同工种要求等其他方面特点。

三. 系统硬件设计
3.1 系统总体设计方案
系统总体设计方案其中主要包括:单片机、传感器信号采集电路和电源模块等;控制系统通过变频电机实现对加热炉内的温度控制。

当测量出现场实时温湿度值超过设定范围时进行声光报警。

在整个系统中由STC89C52芯片作为主控单元来完成,并将其内部相关程序存储到内部RAM里以便以后可以方便阅读修改相关程序数据及其他操作以达到预期目标和功能设计;利用单片机的内部RAM和外部ROM以及I/O口,来完成对整个系统控制过程,并将其与程序进行对比以达到预期目标。

3.2 数据采集和处理
数据采集主要是对传感器输出的电信号进行分析处理,把所得到的模拟电压值和实际测量电流相比较,从而得出被控对象在某一时刻下所处状态。

通过软件编程可以生成各种曲线图、角度图等图形信息;利用这些数据来控制烟道内温度及速度。

在本设计中,我们采用了PLC来完成对其控制。

PLC可以将输入量、输出量以及运算结果等信息转换为数字信号。

而程序运行通过指令脉冲执行器来实现;其具有较高可靠性及灵活性好于硬件电路所需的特点;但同时还存在着一些缺点:如不能直接读出程序状态变量值和设定目标值,而且在实际应用中很难用软件描述出来。

3.3 数据传输与输出
在系统中,数据传输的方式有两种,一种是有线,另外一种就是无线。

（1）有线传送:在单片机内部实现信号与控制命令的实时通讯时采用这种方法比较合适;它可以将通信距离和信息传输范围都进行扩大、缩小甚至消除干扰。

但由于其成本较高且不便于大规模应用所以一般适用于工业环境下使用等要求场合。

（2）无线传送:是指利用各种传感器采集数据,将数据传输到控制芯片,通过单片机的程序对信号进行处理,并在显示模块上显示出来。

该技术已应用于各种工业领域。

它可以实现自动启动、停止等操作。

3.4 CAN总线与通信
在工业上,CAN总线与通信的应用是比较广泛且发展迅速。

它不仅仅可以用于局域网和广域网中。

同时还可以应用于其他地方,如工厂、车间等场合;也可用来建立数据传输网络以及控制室之间信息交换平台等等。

由于单片机的应用非常广泛,因此需要在工业控制和计算机等领域有更多的使用。

目前,总线型结构具有体积小、功耗低、功能强以及价格低廉等优点。

这种类型设备可以用于各种不同系统中实现数据实时传输与处理过程;也可应用于通信协议设计和调试工作之中.同时还可以扩展其接口电路以及其他相关技术问题(如单片机内部程序编写),在工业控制方面应用广泛且较成熟。

四. 实验结果与数据分析
4.1 实验装置
在试验过程中,通过观察电热炉的状态,可以判断出器件是否被烧损,如果没有则表明该设备是正常运行。

首先,在软件上,为了能够准确无误地测量到火焰和熔窑炉壁之间的距离并计算出预热温度值。

我们可以利用设定好得参数(如:炉膛直径、燃烧方式等)去调节单片机上不同位置的输出信号电压。

其次根据需要改变控制器控制程序来完成调整喷水速度和流量大小以及控制加热器内工质流速,从而达到控制加热器火焰的温度。

然后,我们可以利用软件编程,在单片机内部设定好一个合适得参数值。

最后通过程序对喷水速度和流量进行调节与控制:根据实际输出信号来改变喷水量、预热时间等因素来实现冷却风量以及温度变化，同时也要考虑到炉内工质流动情况并及时记录数据以方便以后对于不同的工艺过程使用时调整出相应的加热方式及换向策略,从而达到节能降耗目的。

4.2 实验结果对比
通过实验数据可以看出,在整个系统中,单片机的作用是比较重要,而控制程序却不是很到位。

这就说明了我们对这方面知识了解不够透彻。

首先需要做的是让操作人员明白单片机的一些基本功能和工作原理;其次就是要有一个好习惯:先看是否能用它来控制炉料进行加热过程、再往烧砖上加水到一定程度后开始换电等流程;最后是要在使用时根据程序指令,控制炉料的温度和时间。

通过这些流程可以达到对烧砖进行加热、保温,提高工作效率,减少能耗。

五.总结
通过对以上内容进行的分析,我们可以看出单片机在工业自动化控制中发挥着重要作用,而单片机技术则是实现工业自动控制系统不可或缺的一部分。

本文以玻璃熔窑火焰换向控制器为背景分析单片机在其中能发挥的作用和组合使用后的实际效果，并通过实验验证了该装置能够满足课题需求。

参考文献：
[1]沙晓菁.单片机在玻璃熔窑火焰换向控制中的应用[J].自动化与仪表,2000:57-60.
[1]王建冈.PLC在玻璃熔窑火焰换向中的应用[J].电气传动自动化,2002:46-47.。