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

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
" ~5 F- w' s! F- x* q9 Q8 Y* i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
4 N1 z# ~: C, i" M$ D" L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
) I/ P' V; G; n( R/ ?( B9 [) ?) u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。
' q% H, P3 H% P5 p) ]+ Q关键词:温度控制;单片机;增量型PID控制; Bang-Bang控制;时间最优
1 O& R" H- x9 j) @0 i
, b9 a& L) H: L3 Q2 G引言
% }3 ^; [3 |+ t3 ]5 H% \2 X温度控制是食品加工机械控制系统设计中的主要内
容之一，其性能优劣直接影响食品加工质量。控制加工温
% Q2 y4 `( ?5 W1 Y! [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。
传统的温度控制系统中主要使用常规温控器作为控
. t  f$ Y/ D/ r  f8 U4 o1 d, M制设备,致使温控系统结构复杂、可靠性差、精度低、价格
# b  D0 G8 j& w4 U. [高。设计高性能温控系统是食品加工机设计中亟待解决
的主要技术问题之- -。
& x. S8 \$ X2 `8 b, J6 p2 l+ s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
- _  l* Q$ M& W) K89C52单片机,采用增量型PID控制与Bang - Bang控制相
! `* Q. w7 z$ H& u结合,温控精度可达+0.5C,且具有较完善的报警提示、
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
: [/ G! y. }9 ]; Q: v调理电路处理后,在单片机的控制下，经A/D转换采人，
; [6 ^; }6 }7 M7 t0 z与预设温度值比较得出温度偏差值,经PID算法处理得
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:
# s( X# z: F9 Z" ]! H温度传感器采用Pt100温度变送器,测温范围
! u* T+ s: w5 l9 A7 f0~400C,输出电流4~20mADC, I/V转换电路由125∩精密
7 X) x+ w( ]; I6 c- b" k电阻构成。限幅滤波器由双向稳压管和RC无源滤波器构
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
0 o8 G6 v  M: m器构成高精度、高分辨率且结构简单的A/D转换器"。
# h$ d- [0 y8 J3 ~5 e" @7 C键盘电路采用4按键矩阵式键盘结构,设计了多功能
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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