基于单片机的加工机温度控制系统设计

BeardRen

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
/ P( L. v+ e7 x9 ^. Z9 J, L% I/ F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
0 d& i+ }0 ]. `- L+ Z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
' K. N0 [. t- S3 l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。
; n0 \7 A+ m" F5 ^$ `+ ^+ A/ a9 @: W关键词:温度控制;单片机;增量型PID控制; Bang-Bang控制;时间最优
引言
% B* a' h% E9 a% y5 P% L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
: {& L2 r, k2 }- g" Q1 K9 s; I  x度迅速、准确地达到设定值对于改进产品质量，提高生
1 j: B* I# E% Q  I6 K产效率有着十分重要的意义。
3 X6 D0 |. v9 h5 Y; J0 J传统的温度控制系统中主要使用常规温控器作为控
2 ?* d9 r0 h9 b  e! G9 W制设备,致使温控系统结构复杂、可靠性差、精度低.价格
高。设计高性能温控系统是食品加工机设计中亟待解决
的主要技术问题之一。
# v! a# \; H- Y. n& Y% [控制系统的关键与难点在于温度控制的精度和速
7 B1 N: {3 \0 X% H度,它直接反映了控制系统的性能。本文给出一种基于
- U9 i6 n$ O( s  z2 K" A& O0 l89C52单片机,采用增量型PID控制与Bang-Bang控制相
结合,温控精度可达±0.5℃,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。
' o. @4 ~4 r+ l1、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
调理电路处理后,在单片机的控制下.经A/D转换采入，
# D; l; T3 E/ ~) I: a) c, o与预设温度值比较得出温度偏差值，经PID算法处理得
$ @8 k* S# V) d0 P3 p7 j7 _9 f) C出控制量,控制输出PWM波的占空比,经输出电路控制加
# A" o# ]* C3 l* U* a# T! Q5 f5 m热筒加热。现将主要功能电路描述如下:
* K( n  A9 j* H( G/ `, N' N温度传感器采用Pt100温度变送器，测温范围
0~400℃,输出电流4~20mADC,IV转换电路由125Q精密
电阻构成。限幅滤波器由双向稳压管和RC无源滤波器构
( q0 b# R( P0 u  z% c$ d成，上限截止顿率fk=10OHz。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
9 S# L6 o1 u0 k) @8 @' e器构成高精度、高分辨率且结构简单的A/D转换器。
0 J. R- h" i+ t7 j" M: 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
4 ]  }) H" x. U( B2 W0 Z+ u# `. J
7 A: E+ p) x8 o9 j4 @  M

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BeardRen

控制系统的关键与难点在于温度控制的精度和速度

独欢

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独欢

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