论坛风格切换切换到宽版
  • 215阅读
  • 1回复

[资料]单片机在炉温控制中的应用 [复制链接]

楼层直达
在线huanggj
 

发帖
32444
盟币
272639
威望
1878
魅力值
198
版主工龄
89
宣传币
1515
从事行业
材料
(毕业)院校
安徽工程大学
马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转 博研论坛 。 立即注册 已有账号? 关闭


关键字: 单片机  炉温控制  8031


1 引言
单片机具有集成度高,运算快速快,体积小、运行可靠,价值低廉,因此在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到广泛应用,本文主要介绍单片机在炉温控制中的应用。
在工业生产中,有很多行业有大量的加热设备,如用于热处理的加热炉、用于熔化金属的坩埚炉,以及各种不同用途的加热炉,反应炉,这样温度就成为了工业对象中一种重要的被测控对象,但是由于炉子的种类,用途不同,因此,采用的加热方法及燃料也就不同,如煤气、天然气、油、电等,但究其控制系统本身的动态特性而言,基本上都是一阶纯滞后环节。
实践证明,用于工业生产中的炉温控制的微机控制系统具有高精度、功能强、经济性好的特点,无论在提高产品质量还是产品数量,节约能源,还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。
2 整体设计及其工作原理
对于温度控制,可采用适用于工业控制的单片机组成的自动控制系统,其硬件原理如图1。

其系统被测参数主要是温度,被测参数温度值由热电偶传感器测定后得到的mV信号经过温度变送器放大滤波后变为0-5V的电压信号,再送到采样/保持器,经过A/D转换器后,将模拟信号变为数字信号进入8031单片机,在单片机进行数据处理,一方面,与所设定的期望温度值进行比较后,产生偏差信号,单片机根据预定的PID算法计算出相应的控制量,该控制量控制双向可控硅的导通和关闭,以便切断和连通加热设备,从而控制温度稳定在设定值上,另一方面送去显示接口,并判断是否有报警需要。
3 硬件接口设计
3.1 温度检测元件及温度变送器
由于所测的温度不同,所以选用的检测元件也就不尽相同,目前的热点偶传感器有:铂铹10-铂热电偶,其可在1300℃以下范围长期工作,符号LB;镍铬-镍硅热电偶,测量范围在-50~+1312℃,符号EU等等,温度传感器输出的都是mV信号,而温度变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成,其毫伏变送器就是把温度传感器的mV信号变换成mA的电流;电流/电压变送器再把毫伏变送器输出的mA电流变成V电压。
3.2 8031的接口电路
8031的接口电路有A/D转换器,8155、报警设置、AC-SSR等芯片,其中8155作为LED和键盘接口,A/D转换器作为温度测量电路的输入接口。
3.2.1 A/D转换及数据采集
根据需要,A/D转换器可采用ADC0809或AD574,ADC0809与AD574不同在于:ADC0809的数字量是8位,转换时间为100μs,输入模拟电压为单极性的0-5V,而AD574的数字量位数可设成8位也可以设为12位,且无需外接CLOCK时钟,转换时间达到25μs,输出模拟电压可以是单极性的0-10V或0-20V,也可以是双极性的±5V或±10V之间,这里以AD574为例。
AD574的VIN和采样/保持器的VOUT相连,采样/保持器的工作状态由AD574的转换结束STS的状态控制,当A/D转换正在进行时,STS输出为高电平,经反相后,变为低电平,送到采样/保持器的逻辑控制端,使其处于保持状态,开始A/D转换,转换结束后,STS变为低电平,反相后变为高电平,使采样/保持器进入采样状态。
3.2.2 键盘显示接口
键盘显示系统采用8155芯片控制4×4矩阵键盘和4个七段数码管LED显示,以实现用户的输入和数据输出。键盘的16个键中0-9为数字键,A-F为功能键,完成参数设置、显示方式选择、自动/手动转换、系统停止和启动
系统中将8155的B口作为显示接口,经74LS48的驱动器与LED相连,8155的A口的PA3-PA0作为扫描接口,从B口的PB3-PB0读入列值,键盘处理为中断方式,所以8155的B口工作在两种方式下:在显示状态时为输入方式,在键盘中断服务程序处理过程中为输入方式。
3.2.3 报警部分
可采用单频报警,如图1,其中7406是驱动器,接在8031的P1.0口,在8031使P1.0输出高电平时,7406输出低电平,使蜂鸣器鸣音,反之,使蜂鸣器停止鸣音。
3.2.4 温度控制部分
对于温度的控制可通过带光电隔离的过零触发型双向可控硅AC-SSR来实现。如图2所示。

AC-SSR和加热丝串接在交流200V50Hz的电源上,AC-SSR接通时间可以通过AC-SSR控制极上触发脉冲控制,过零检测电路输出经反相器和8031的T0输出相“与”后去触发AC-SSR(高电平触发),若T0在1s内总为高电平,则AC-SSR被开通100次,此时达最大功率加热;反之,若T0在1s内总为低电平,则AC-SSR输出功率为0,在给定周期T内,只要改变AC-SSR接通时间就可改变加热器功率,从而达到调节温度的目的。
4 软件设计
温度控制程序所要完成的任务:8031,8155芯片的初始化以及分配内存单片及设置定时器参数,温度采样,数字滤波,进行转换计算,判断温度是否在规定范围内,超限报警和处理;显示温度及输入控制。
流程图如图3所示。

5 结语
该系统控制精度高,具有良好的人机交互功能,并设有超温和断偶报警,有问题立即就能发现,通过自动调节控制温度并实现温度的自动控制,使炉温控制在设定值上,正常运行时不需人工干预,操作人员劳动强度小。
欢迎光临材料学院材料加工版块!bbs.myboyan.com/forum-293
您好,谢谢阅读,把本文推荐给朋友或其它网站,每次被点击增加您在本站的积分[1宣传币]!
地址:
离线qw905

发帖
1074
盟币
1591
威望
0
魅力值
47
版主工龄
0
宣传币
0
从事行业
材料
(毕业)院校
只看该作者 沙发  发表于: 06-14  粉丝: 31   好友:25
对金属熔炼、金属热处理有益~~~
快速回复
限40000 字节
温馨提示:欢迎交流讨论,请勿纯表情、纯引用!
 
上一个 下一个