彩色像片洗印機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.2 溫度控制模塊
本系統(tǒng)中，各藥槽中的藥液約為2500ml，加熱器為AC 220V 180W的一般電阻式加熱棒，被控對(duì)象為純滯后的控制對(duì)象，通過(guò)采用分段控制策略[1]，控制精度達(dá)到了38.5±0.2℃，取得了理想的控制效果。其控制策略如下：
當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)的溫度值為T≤22℃時(shí)，為初始加溫階段，程序控制加熱器通電加溫，直到系統(tǒng)檢測(cè)的溫度值達(dá)到22℃時(shí)為止。
當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)的溫度值為22℃T≤35℃時(shí)，為溫度粗控階段，程序控制加熱器每次通電加溫的時(shí)間t=80ms,由于系統(tǒng)的純滯后效應(yīng)，此階段藥液的溫度仍然上升很快。當(dāng)藥液溫度上升到35℃時(shí)，被控對(duì)象的溫度仍處于純滯后上升趨勢(shì)中。
當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)的溫度值為35℃T≤38.1℃時(shí)，稱為溫度精控階段，為了緩解系統(tǒng)的純滯后效應(yīng)，程序控制加熱器每次通電加溫的時(shí)間t=20ms,此階段藥液的溫度上升速度明顯減慢。當(dāng)T=38.1℃時(shí)停止加溫，但在系統(tǒng)慣性的作用下，藥液溫度將繼續(xù)上升，根據(jù)不同的初始加溫條件和環(huán)境溫度，藥液的最高過(guò)沖溫度在38.8℃∽39.8℃之間，系統(tǒng)從初始加溫到穩(wěn)定工作的過(guò)渡時(shí)間為10min∽15min之間，滿足了用戶所提出的技術(shù)要求。
在恒溫階段，程序控制加熱器每次通電加溫的時(shí)間為t=8ms，溫度傳感器檢測(cè)的溫度值應(yīng)為38.2℃≤T≤38.8℃。為了滿足控制精度，程序采用預(yù)估趨勢(shì)控制策略，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)的溫度值T≤38.6℃，且T(K)>T(K+1)時(shí)，被控對(duì)象的溫度處于純滯后下降趨勢(shì)中，程序控制加熱器通電加溫，直到溫度傳感器檢測(cè)的溫度值T≥38.4℃，且T(K)T(K+1)時(shí)，被控對(duì)象的溫度處于純滯后上升趨勢(shì)中，程序控制加熱器停止加溫，即可克服系統(tǒng)的純滯后效應(yīng)，實(shí)測(cè)控制精度為38.3℃≤T≤38.7℃。
3.3 其它控制程序簡(jiǎn)述
為了保證系統(tǒng)工作的可靠性和設(shè)備安全，系統(tǒng)中設(shè)置有故障檢測(cè)和報(bào)警程序，如當(dāng)可控硅失效導(dǎo)通，藥液的溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)；加熱器斷路，控制加溫且藥液溫度不上升時(shí)；讀取串行E2PROM中的控制參數(shù)和DS1820溫度值，CRC校驗(yàn)出錯(cuò)時(shí)等，均通過(guò)電笛報(bào)警和發(fā)光二極管指示方式通知操作者，以便及時(shí)排除故障，確保設(shè)備安全運(yùn)行。在程序設(shè)計(jì)中，由于硬件設(shè)計(jì)時(shí)采用了X25045P中的看門狗電路，因此，在程序的適當(dāng)?shù)胤骄O(shè)置有對(duì)X25045P的操作指令，以防止看門狗電路錯(cuò)誤復(fù)位系統(tǒng)。對(duì)于鍵盤處理程序、串行E2PROM和DS1820通訊程序、液晶顯示控制程序等，許多文獻(xiàn)中均有論述，在此不再重述。

4 結(jié)束語(yǔ)
本文中所提出的溫度檢測(cè)和控制策略，對(duì)小容量純滯后的被控對(duì)象具有一定的指導(dǎo)意義。溫度控制參數(shù)可方便地經(jīng)過(guò)系統(tǒng)實(shí)測(cè)進(jìn)行整定，通過(guò)優(yōu)化控制參數(shù)，可縮短過(guò)渡時(shí)間或減小溫度的過(guò)沖量，從而進(jìn)一步改善系統(tǒng)的控制品質(zhì)。在不改變系統(tǒng)控制參數(shù)的情況下，選用較高精度的加熱棒，其溫度控制精度可達(dá)到38.5±0.1℃。