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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
2 b# T0 c. L) M8 H1 S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$ Z. M' o5 g) h: \- W/ @; T
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) G$ h( e3 B6 W1 W
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。
2 T$ i" o# K6 O$ ~. B! w1 D关键词:温度控制;单片机;增量型PID控制; Bang-Bang控制;时间最优: P6 ]3 l; h0 e
引言; Q+ J* p, B: S6 @% h
温度控制是食品加工机械控制系统设计中的主要内
R+ g! z, g O9 u- y容之一,其性能优劣直接影响食品加工质量。控制加工温1 Y. @$ R' m- K4 ]& T
度迅速、准确地达到设定值对于改进产品质量，提高生7 F; X% H& B0 Y7 b, a* G1 b
产效率有着十分重要的意义。
1 P( i' M* @ m% I0 _; F传统的温度控制系统中主要使用常规温控器作为控- m+ R6 b: s _7 q e A4 k. a; ~
制设备,致使温控系统结构复杂、可靠性差、精度低.价格
9 N% m. j2 B9 [1 l9 X6 C2 [高。设计高性能温控系统是食品加工机设计中亟待解决
# P' f. d9 i# D/ V8 X9 F& L! i! [ h的主要技术问题之一。, D5 l6 f0 P- G: `- x5 I! o
控制系统的关键与难点在于温度控制的精度和速
. X& ~1 {+ f" E, T& D, j5 A' s度,它直接反映了控制系统的性能。本文给出一种基于! x' M/ \8 l# d* Z4 h$ C6 c
89C52单片机,采用增量型PID控制与Bang-Bang控制相4 I& Q9 [" B, Z! G. i
结合,温控精度可达±0.5℃,且具有较完善的报警提示、8 G) }5 G* [- K* i0 A$ ] f
参数修改等功能。经现场使用验证,满足食品加工的要2 f' W' Y3 G( ]5 _ E* \/ q. @
求,且结构简单、成本低、易于实现。
. D8 `( u8 D1 y3 T1 k# Y) _5 m- q1、系统硬件设计
, ^& ^7 `* h) I% D: `( ?温控系统的工作原理为:温度传感器的输出信号经
) X2 v1 q- t9 R: N6 N调理电路处理后,在单片机的控制下.经A/D转换采入，
( |# `$ o- A4 o. Q与预设温度值比较得出温度偏差值，经PID算法处理得 V7 L* y, c7 H- a7 a6 D* X
出控制量,控制输出PWM波的占空比,经输出电路控制加+ Y9 @6 E1 ]: u0 ^4 p6 p
热筒加热。现将主要功能电路描述如下:
" v; J1 i9 D& t. ?4 y( [温度传感器采用Pt100温度变送器，测温范围
. H$ @4 q0 u+ v* ]5 _& t7 U0~400℃,输出电流4~20mADC,IV转换电路由125Q精密
; }. C& Q2 k0 e9 v! V电阻构成。限幅滤波器由双向稳压管和RC无源滤波器构
- w% o! }' K+ ~' N成，上限截止顿率fk=10OHz。阻抗变换器采用电压串联负
3 N6 ]0 r* }2 c反馈的同相精密放大器,放大倍数为4。由LM331 VF转换
6 b, i. V; n1 {2 v: V# \器构成高精度、高分辨率且结构简单的A/D转换器。
, H1 [+ o' W8 c1 \键盘电路采用4按键矩阵式键盘结构,设计了多功能
# V e! E' q% e1 z }复用键，主要用于设定温度值、报警上下限值、PID参数 v5 S% X; \4 z: L: p# L
8 Q! t2 e4 s& z. u
' W% c2 M }9 j: S" I- D% {" z r* E
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发表于 2020-9-9 11:20
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