單片機在溫度控制中的應用
5)撥盤定值電路
用來設定工藝溫度。由3 位撥盤和專用I/O擴展芯片8243組成,3 位覆蓋了實際的溫度使用范圍,通過撥盤直接設定溫度值,利用撥盤內(nèi)部觸點的開合,分別把個、十、百、千位上預置的溫度送入8243芯片,然后根據(jù)單片機指令,把設定值送入8031內(nèi)存。
6)顯示電路
由74LS247七段譯碼器、74LS139雙二四線譯碼器、74LS05六倒向器各一片和四位LED顯示器組成。8031單片機把要顯示的熱電偶溫度信號通過P1.0~P1.3口送到74LS247,經(jīng)譯碼后送七段數(shù)碼顯示器,然后再由8031的P1.4~P1.5口輸出位選通信號,選通要顯示的位。四位顯示器從個位到千位依次輪番點亮,每位顯示時間1ms,顯示實際測量的溫度以及斷偶報警。
7)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路
將PID運算的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應的模擬量,經(jīng)放大和V/I轉(zhuǎn)換后得到0~10mA的電流連續(xù)信號作為輸出控制。
8)RS-232通訊接口
如圖3所示,將單片機作為前端機進行數(shù)據(jù)采集或預處理,經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路獲得與TTL電平兼容的信號電壓,最后通過RS-232通訊接口電路將采集的數(shù)據(jù)儲存到系統(tǒng)機內(nèi)[2],以便今后查詢或備份。
4 控制規(guī)律的選擇與分析
1)被測對象的特征
本文熱處理爐的溫度要求在任何時間都保持定值(或在規(guī)定的誤差范圍以內(nèi)),但由于外界影響,例如,材料的加入、電源電壓的波動等,會使爐溫有一定程度的變化。
2)控制規(guī)律的選擇
根據(jù)被測對象的特征,必須選擇一種控制規(guī)律,使爐溫有變化趨勢時而被限制,本系統(tǒng)采用自整定PID調(diào)節(jié)。當WDY-1溫控儀剛進入工作狀態(tài)時,有一個飛升機會,儀器將輸出100%,使爐子溫度按較陡斜率上升到給定值的80%左右(滿足快速性要求),然后根據(jù)爐子的溫度變化率、溫度偏差以及純滯后的特點,直接按事先放置在內(nèi)存中的經(jīng)驗表格,查出對應的PID參數(shù),從而實現(xiàn)控制參數(shù)的自動整定過程,按PID運算并輸出,實現(xiàn)爐子溫度的自動控制(滿足無靜差要求)。同時,該整定過程還省去了儀器初始整定的麻煩,使用方便。
5 結束語
該溫控儀從設計到應用,一直從實際出發(fā),比如技術指標、使用環(huán)境的要求等。實踐證明,WDY-1溫控儀控制精度比較高,而且節(jié)省人力,并設有超溫和斷偶報警,有問題立即就能發(fā)現(xiàn)。另外,該儀器與適當?shù)膱?zhí)行器配合可與被測對象組成PID爐溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)[3],通過自動調(diào)節(jié),輸入電爐的電壓幾乎可以無慣性地作相應的改變,使爐溫控制在設定值上。
6 參考文獻
[1]戴明楨、周建江編,微型計算機接口技術[M],北京:航空工業(yè)出版社,1993
[2]孫育才編,單片微型計算機及其應用[M],江蘇:東南大學出版社,1987
[3]李均宜編,爐溫儀表與熱控制[M],北京:機械工業(yè)出版社,1981
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