基于ZigBee网络的蓄热式加热炉点火控制系统设计与实现

摘要

近年来，随着自动化控制系统的不断完善和无线传感器网络技术的飞速发展，采用先进的温度检测技术，利用蓄热式加热工艺改进加热炉的点火控制，优化加热炉工艺流程、提高热利用率、降低能耗、减少污染，已成为加热炉控制方面的研究课题之一。
　　本文在充分研究蓄热式加热炉点火控制系统及ZigBee网络控制系统的基础上，利用无线传感器网络，设计一套基于ZigBee网络的蓄热式加热炉点火控制系统。该系统以mega128单片机为核心，ZigBee无线通信协议为网络桥梁，通过协调器、终端节点、点火控制器与上位机组成一套完整的无线监控网络系统。传感器将采集的现场数据通过终端节点无线通信发送到协调器与上位机;上位机可修改控制命令参数，通过协调器将命令信息传递给点火控制器，点火控制器控制A、B两组烧嘴按预定程序点火。通过合理的调节空气阀、煤气阀和换向阀等操作，使系统达到预定的控制目的。
　　经系统测试结果表明:在复杂的工业环境中，本系统不仅能够远程控制整个工艺流程，还具有安装和维护容易，成本低，可拓展性强等优点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 课题研究的目的与意义

1．4 课题研究的主要内容

1．5 论文章节安排

第2章 相关知识介绍

2．1 无线传感器网络概述

2．1．1 无线传感器网络的发展和现状

2．1．2 无线传感器网络的特点

2．2 ZigBee网络技术

2．2．1 IEEE 802．15．4标准

2．2．2 ZigBee网络拓扑结构

2．2．3 ZigBee网络的优点

2．3 蓄热式高温燃烧技术

2．3．1 蓄热式高温燃烧技术的特点

2．3．2 蓄热式加热炉工作原理

2．3．3 高能点火装置

2．3．4 火焰检测装置

2．3．5 推进器装置

2．4 本章小结

第3章 系统总体设计

3．1 系统分析

3．1．1 加热炉控制流程

3．1．2 ZigBee网络构成

3．1．3 系统主要功能

3．2 系统总体结构

3．2．1 协调器

3．2．2 点火控制器

3．2．3 终端节点

3．3 系统关键技术分析

3．4 本章小结

第4章 系统硬件设计

4．1 协调器设计

4．1．1 CC2530核心模块设计

4．1．2 天线模块

4．2 终端节点设计

4．3 点火控制器设计

4．3．1 温度检测及处理

4．3．2 控制输出电路

4．3．3 探火电路

4．3．4 键盘与显示电路

4．4 本章小结

第5章 系统软件设计

5．1 系统软件开发环境

5．1．1 IAR Embeded Workbench开发环境

5．1．2 TI Z-Stack协议栈

5．2 ZigBee组网设计

5．2．1 协调器程序设计

5．2．2 终端节点程序设计

5．2．3 网络组建

5．3 设备间通信协议设计

5．3．1 协调器与终端节点通信格式

5．3．2 上位机与协调器通信格式

5．4 点火控制器软件设计

5．5 本章小结

第6章 系统测试与实现

6．1 ZigBee组网测试

6．2 通信距离测试

6．3 功率及干扰测试

6．4 温度测试

6．5 系统实现

6．6 本章小结

第7章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研项目