基于智能儀表溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(已修改)
2024-12-17 22:05 本頁面
【正文】 目 錄 摘要及關(guān)鍵詞 ........................................................... 1 1 緒論 .................................................................. 1 基于智能儀表的溫控系統(tǒng)設(shè)計背景 ...................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................... 2 2 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ................................................ 3 溫度控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方法 .......................................... 3 傳感器變送器的選擇及連接 ............................................ 4 儀表的選擇及連接 .................................................... 7 執(zhí)行機構(gòu)的選擇及連接 ............................................... 11 3 溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ............................................... 12 控制規(guī)律 ........................................................ 12 調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定方法 ............................................... 13 4 總結(jié)與展望 .......................................................... 16 參考文獻 .............................................................. 17 謝 辭 ................................................ 錯誤 !未定義書簽。 基于智能儀表溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要： 微電子技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展極大地促進了智能測量控制儀表的發(fā)展。單片機技術(shù)、通信技術(shù)及各種功能芯片的 廣泛使用為智能儀表的設(shè)計提供了新的方案，使智能儀表成為了現(xiàn)代測控技術(shù)的主要工具。本文以電阻爐為控制對象、智能儀表為控制工具、熱電偶為溫度傳感器、移相觸發(fā)模塊為執(zhí)行元件、 RS485 串口通信設(shè)計溫度控制系統(tǒng)。依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，全面 設(shè)計 了 溫度變送單元、 智能儀表的原理、 移相觸發(fā)模塊等 硬件 系統(tǒng) 模塊 ， 為了使調(diào)節(jié)器 達到很好的控制效果 ， 本文 控制規(guī)律 選擇 PID 控制方式 。 關(guān)鍵詞 : 智能儀表；溫度控制； PID 1 緒論 基于智能儀表的溫控系統(tǒng)設(shè)計背景 在鋼鐵，機械，石油化工，電力，工業(yè)爐窯等工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是極 為普遍又極為重要的熱工參數(shù)之一。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，對溫度的測控精度要求越來越高，測溫范圍越來越廣，因此溫度測控技術(shù)的研究是一個重要的研究課題。以智能儀表為控制工具的溫控系統(tǒng)具有一定的實際應(yīng)用價值。 隨著計算機，通訊技術(shù)在工業(yè)自動化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，工業(yè)儀表的功能越來越強大。在高新技術(shù)的推動下，作為工業(yè)主要技術(shù)的測控儀表正跨入真正的數(shù)字化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化時代。不僅各種測控設(shè)備是數(shù)字化的，而且可通過網(wǎng)絡(luò)將分散的控制裝置和各類智能儀表連接起來，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程的集散監(jiān)控管理。 在計算機誕生的最初年代，人們就開始利 用計算機對測量結(jié)果進行統(tǒng)計， 分析，加工處理。隨后出現(xiàn)的以小型機為基礎(chǔ)的自動測控系統(tǒng)就可將各種被測參數(shù)等通過模數(shù)轉(zhuǎn)換送入計算機，使測量參數(shù)得到及時的處理。在某些場合，數(shù)據(jù)處理的結(jié)果還直接用來干預(yù)生產(chǎn)過程，組成計算機閉環(huán)控制系統(tǒng)。這些早期的計算機自動測量系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)在 20 世紀 60 年代末得到迅速發(fā)展，但由于當時尚未出現(xiàn)微型計算機，這類計算機系統(tǒng)都程度不同的存在體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差的弊病，難以大范圍推廣。進入 20 世紀 80 年代以后，這種局面迅速轉(zhuǎn)變。一方面，由于各種通用標準總線接口的出現(xiàn)，解決了儀表與儀表 之間，儀表與計算機之間的統(tǒng)一連接問題，改善了計算機系統(tǒng)的功能與可靠性，促使以計算機為中心，由多臺可程控儀表的成套裝置大量涌現(xiàn)；另一方面，微電子技術(shù)的發(fā)展與微機的問世，使儀表由原來從屬于計算機系統(tǒng)的被動地位逐步發(fā)展成與微機結(jié)合，相互滲透，并形成了儀表微機化的趨勢。以工業(yè)自動化儀表為例，經(jīng)歷過由機械式儀表到電動單元組合儀表（ 1 型， 2 型到 3 型），再到組裝式電子單元儀表的長期發(fā)展過程，直至微機大量應(yīng)用后，才產(chǎn)生了微機化工業(yè)自動化儀表（如集散系統(tǒng)的儀表），并正發(fā)展適合現(xiàn)場總線控制，各種分布控制和網(wǎng)絡(luò)控制的智能儀表。 智能儀表將測試技術(shù)，計算機技術(shù)，控制原理，通訊技術(shù)相結(jié)合，成為現(xiàn)代測量技術(shù)的主要工具 [1,2]。 被測量 控制量 面板 CRT 鍵盤 LED/LCD GPIB RS— 232 微型打印機 圖 1 智能化測量控制儀表的基本組成 以單片機為核心的智能化測量儀表為例，如圖 1 所示，單片機是儀表的主體，對于小 型儀表來說，單片機內(nèi)部的存儲器滿足要求：大型儀表要進行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理及復(fù)雜的控制功能，其監(jiān)控程序較大，測量數(shù)據(jù)較多，這時就需要在單片機外部擴展片外存儲器。被測量的模擬信號經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后，通過輸入通道進入單片機內(nèi)部；單片機根據(jù)鍵盤輸入的各種指令執(zhí)行各個任務(wù)。通訊口的功能是通過 RS232 接口總線與上位機作遠距離通訊。 智能化儀表的整個工作過程都是在軟件程序的控制下自動完成的，裝在儀表內(nèi)部的 ROM 中的監(jiān)控程序由許多模塊組成，每一個模塊完成一種特定的功能。例如實現(xiàn)某種算法，執(zhí)行某一中斷服務(wù)程序等。完善監(jiān)控程序中 的功能模塊，可使智能化儀表運行穩(wěn)定，功能全面，確?？刂凭?。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 自 1980 年以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動控制理論和設(shè)計方法發(fā)展的推動下，國外溫度測控系統(tǒng)發(fā)展迅速，尤其是控制方面，在智能化，自適應(yīng)，參數(shù)整定等方面取得了顯著成果，以日本，美國，德國等國家技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化，性能優(yōu)越的溫度控制儀表，并在各行片外擴展存儲器 A/D 轉(zhuǎn)換 鍵盤輸入接口 通訊接口 單 片 機 D/A 轉(zhuǎn)換 打印機接口 顯示器接口 業(yè)廣泛應(yīng)用其特點是適用于大慣性，大滯后等復(fù)雜溫度測控系統(tǒng)，具有參數(shù)自整定功能和自學(xué)習(xí)功能，溫度控制系統(tǒng)具有控制精度高，抗干擾力強 等特點。目前，國外溫度控制儀表正朝著高精度，智能化，小型化等方向發(fā)展 。 目前我國在測
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