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
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
& \1 t% H1 r5 |0 I- r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
( i0 [5 G) u# q2 ]) ~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。
0 b0 j( ?4 S( N6 l) y" O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
' l4 y. O2 S# N$ z* h# V# [! ?温度控制是食品加工机械控制系统设计中的主要内
7 h" \9 G. \% k: z9 y容之一,其性能优劣直接影响食品加工质量。控制加工温
5 _+ X4 H; F- t- H, X3 q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。
% Z! I7 x  s. V传统的温度控制系统中主要使用常规温控器作为控
制设备,致使温控系统结构复杂、可靠性差、精度低.价格
8 ]- y* b* S- T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。
. n" ]) X+ M0 g% j) {( C5 }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
结合,温控精度可达±0.5℃,且具有较完善的报警提示、
! T9 ]. V5 t1 W# G+ r) ]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。
/ g3 Q& \  h) M- ~6 u1、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" v6 T2 G! T- K* L% T调理电路处理后,在单片机的控制下.经A/D转换采入，
9 E; i1 M+ i1 k$ t0 W  O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PWM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:
2 l( m$ e  l0 G% c1 f" ~/ x( Z温度传感器采用Pt100温度变送器，测温范围
% ]* h* }; i7 Y0~400℃,输出电流4~20mADC,IV转换电路由125Q精密
, [1 @: b7 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
0 \) r% O7 D! S* P6 z成，上限截止顿率fk=10OHz。阻抗变换器采用电压串联负
  [5 i8 C5 A! @1 K反馈的同相精密放大器,放大倍数为4。由LM331 VF转换
器构成高精度、高分辨率且结构简单的A/D转换器。
% [. |2 v) m5 Z键盘电路采用4按键矩阵式键盘结构,设计了多功能
  Y, b8 Z. d4 g! b8 c1 y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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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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