PDF《单片机温度测控系统设计》

文章编号: 1008- 1402( 2008) 01- 0037-

03 单片机温度测控系统设计 ? 李丽敏

1 , 张玲玉

1 , 解浩2玄子玉

1 (1.

佳木斯大学信息电子技术学院, 黑龙江 佳木斯 154007;

2. 青岛海湾职业技术学院, 山东 青岛 266500) 摘要: 对工业对象中主要的被控参数电阻炉炉温进行研究, 设计了硬件电路和软件程序. 硬 件电路选用

8031 单片机, 软件程序采用两重中断嵌套方式. 提出了一种 PID 控制的方法, 即只调 节Kp 一个参数, 来实现 PID 控制. 与常规 PID 三个参数调整相比, 省时、 高效, 为实现简易的自整 定控制带来方便. 关键词: PID 调节;

温度控制 中图分类号: TP311 文献标识码: A

0 引言在工业过程控制中, 由于控制对象的精确数学 模型难以建立, 系统的参数又经常发生变化, 运用 现代控制理论分析综合要耗费很大代价进行模型 辨识, 建立系统的数学模型十分困难, 应用直接数 字控制方法比较困难, 甚至根本不可能, 所以人们 经常采用PID 调节器, 并根据经验进行在线整定, 即用实验和分析的方法来确定数字 PID 调节器的 参数 [ 1] . 但是, 常规 PID 调节三个参数的整定一般 需要经验丰富的工程技术人员来完成, 步骤繁琐复 杂, 既耗时又耗力. 而且当对象特性变化时, 又要重 新整定, 并且在现代工业控制过程中, 许多被控对 象机理复杂, 具有多输入多输出的强耦合性、 参数 时变性、 严重的非线性特性、 滞后性等特点. 在这种 情况下, 采用常规 PID 调节器, 三个参数的整定比 较困难, 为此本文提出了采用归一参数整定法, 即 只整定一个参数, 这样减少了许多工作量, 提高了 工作效率, 为实现简易的自整定控制带来方便. 本 文以电阻炉炉温控制系统为研究对象, 采用归一参 数整定法的数字 PID 调节器对电阻炉炉温系统进 行控制, 通过调节比例系数来调节控制效果, 由计 算机控制双向可控硅的导通与关断, 通过改变单位 时间内可控硅导通和关断交流完整半波信号的个 数调节加热功率. 升温速度分全升温、 半升温、 微升 温三种情况进行.

1 硬件系统的设计 1.

1 系统的组成及工作原理 温度是工业对象中主要的被控参数之一, 如冶 金、 机械、 食品、 化工各类工业中广泛使用的各种加 热炉、 热处理炉、 反应炉等, 对工件的处理温度要求 严格控制. 控制过程是这样的: 单片机定时对炉温 进行检测, 经APD 转换得到相应的数字量, 再送到 微机进行判断和运算, 得到应有的控制量, 去控制 加热功率, 从而实现对温度的控制 [ 2] . 图1控制器的结构图 具体包括: 1. 炉温变化规律控制, 即炉温按预定的温度 ) 时间关系变化, 这主要在控制程序中考虑. 2. 温度控制范围, 如400 e ~

1000 e , 这就涉及 到测温元件、 电炉功率等的选择. 3. 控制精度、 超调量等指标, 这涉及到 APD 转 换精度、 控制规律的选择等. 本文用

8031 单片机实现控制, 为了便于用户 根据不同的实际需要对工作方式及其他参数组态 进行修改, 要求所有的参数及组态状况均可通过面 板的几个操作键输入、 检查、 修改, 并可在断电情况 下, 使参数保存半年. 为了便于与上级计算机构成 ? 收稿日期: 2007- 12-

19 作者简介: 李丽敏( 1974- ) 女, 黑龙江铁力人, 佳木斯大学信息电子技术学院讲师. 第26 卷第1期佳木斯大学学报(自然科学版)Vol.