基于单片机的加工机温度控制系统设计

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基于单片机的加工机温度控制系统设计

* N1 S" L" h  i( `摘要:介绍了基 于89C52单片机的加工机温度控制系统。由于控制系统的关键与难点在于温度控制的精
# f- D- _* a5 l度和速度,它直接反映了控制系统的性能。本文研究了加工机的温度特性,在分析了Bang- -Bang控制与PID控
制特点的基础上,提出增量型PID控制与Bang -Bang控制相结 合的方法,以时间最优控制策略对注塑机料筒
的温度进行控制。根据此控制策略设计的温度控制系统经验证,控制精度高、成本低、抗干扰性强。
3 D* T8 u" [; ?$ i6 g关键词:温度控制;单片机;增量型PID控制; Bang-Bang控制;时间最优
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% \1 d% m7 J- X引言
" J$ R& s7 u. e' }3 Y+ X4 _, @温度控制是食品加工机械控制系统设计中的主要内
: }0 v, C- ~. F4 r6 F) ~9 {# e0 K容之一，其性能优劣直接影响食品加工质量。控制加工温
度迅速、准确地达到设定值对于改进产品质量,提高生
产效率有着十分重要的意义。
7 p! C$ ]! d1 k传统的温度控制系统中主要使用常规温控器作为控
4 |& E! B3 `. Z) s/ \制设备,致使温控系统结构复杂、可靠性差、精度低、价格
( ^8 J( k8 L, M% m1 P0 b高。设计高性能温控系统是食品加工机设计中亟待解决
. P+ m& ]; F& v8 x: f的主要技术问题之- -。
" r. e0 Y/ ^9 {1 n# I控制系统的关键与难点在于温度控制的精度和速
度,它直接反映了控制系统的性能。本文给出一种基于
89C52单片机,采用增量型PID控制与Bang - Bang控制相
( G7 `  z- }( X8 B; S1 ~1 t结合,温控精度可达+0.5C,且具有较完善的报警提示、
" `: S) P- j7 w5 {. g) z" x! J参数修改等功能。经现场使用验证,满足食品加工的要
求,且结构简单、成本低、易于实现。
1、系统硬件设计
温控系统的工作原理为:温度传感器的输出信号经
3 h8 |2 _1 H0 p1 E! [调理电路处理后,在单片机的控制下，经A/D转换采人，
与预设温度值比较得出温度偏差值,经PID算法处理得
9 X! J8 I. |! C* ]- I, F出控制量,控制输出PW M波的占空比,经输出电路控制加
热筒加热。现将主要功能电路描述如下:
温度传感器采用Pt100温度变送器,测温范围
/ F& W4 q  n/ x$ X0~400C,输出电流4~20mADC, I/V转换电路由125∩精密
" V5 X' d  {* x& x& m电阻构成。限幅滤波器由双向稳压管和RC无源滤波器构
: R' O; B* p$ G% W3 D4 `成,上限截止频率fk=100Hz。阻抗变换器采用电压串联负
反馈的同相精密放大器,放大倍数为4。由LM331 VF转换
% |5 d: d; L: s* u1 f  ?$ J& V器构成高精度、高分辨率且结构简单的A/D转换器"。
" W& A/ t+ ]% w) Y1 I键盘电路采用4按键矩阵式键盘结构,设计了多功能
# G4 A$ b: c6 d5 e1 F复用键,主要用于设定温度值、报警上下限值、PID参数

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