基于pid電加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)word格式-全文預(yù)覽
【正文】 電路有兩種：一為橋式測(cè)溫電路，一為恒流源式測(cè)溫電路。 PT100是一種廣泛應(yīng)用的測(cè)溫元件，在 50~600℃ 范圍內(nèi)具有其他任何溫度傳感器無可比擬的優(yōu)勢(shì)，包括高精度、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等。低壓交流電即變壓器二次側(cè)的電壓，通過過零檢測(cè)電路檢測(cè)交流電的過零點(diǎn)，送入單片機(jī)后，由控制程序決定雙向可控硅的導(dǎo)通角，以達(dá)到控制加熱電阻功率的目的。因而在整流、濾波電路之后 ,還需要接穩(wěn)壓電路。 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如下： 圖 21 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 看門狗 報(bào)警提醒 通信接口 LED 顯示 鍵盤 微型控制機(jī) AT89S52 溫度檢測(cè)PT100 驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 8 路 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 測(cè)量變送 8 路 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 加熱電阻 溫度 武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書 3 圖 22 系統(tǒng)電路圖 武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書 4 電源部分 本系統(tǒng)所需電源有 220V 交流市電、直流 5V 電壓和低壓交流電，故需要變壓器、整流裝置和穩(wěn)壓芯片等組成電源電路。 在本控制對(duì)象電阻加熱爐功率為 800W，由 220V 交流電供電，采用雙向可控硅進(jìn)行控制。武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書 1 基于 PID 電加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 概述 電加熱爐隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)水平的提高，已經(jīng)在冶金、化工、機(jī)械等各類工業(yè)控制中得到了廣泛應(yīng)用，并且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。采用單片機(jī)進(jìn)行爐溫控制，可以提高控 制質(zhì)量和自動(dòng)化水平。其對(duì)象問溫控?cái)?shù)學(xué)模型為： 1)( ???sT eKsG dsd ? 其中：時(shí)間常數(shù) Td=350 秒 放大系數(shù) Kd=50 滯后時(shí)間?=10 秒 控制算法選用改 PID 控制 武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書 2 2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的單片機(jī)爐溫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由單片機(jī)控制器、可控硅輸出部分、熱電偶傳感器、溫度變送器以及被控對(duì)象組成。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)（一般有 +10%左右的波動(dòng)）、負(fù)載和溫度的變化而變化。除此之外， 220V 交流市電還是加熱 電阻兩端的電壓，通過控制雙向可控硅的導(dǎo)通與截止來控制加熱電阻的功率。 鉑電阻溫度傳感器是利用其 電阻和溫度成一定函數(shù)關(guān)系而制成的溫度傳感器 ,由于其測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好等 ,被廣泛用于中溫(200℃～ 650℃ )范圍的溫度測(cè)量中。 常用的 Pt 電阻接法有三線制和兩線制，其中三線制接法的優(yōu)點(diǎn)是將 PT100的兩側(cè)相等的的導(dǎo)線長(zhǎng)度分別加在兩側(cè)的橋臂上，使得導(dǎo)線電阻得以消除。差動(dòng)放大電路中 R3＝ R R5＝ R放大倍數(shù)＝ R5/R3，運(yùn)放采用單一 5V供電。 5. 理論上，運(yùn)放輸出的電壓為輸入壓差信號(hào)放大倍數(shù)，但實(shí)際在電路工作時(shí)測(cè)量輸出電壓與輸入壓差信號(hào)并非這樣的關(guān)系，壓差信號(hào)比理論值小很多，實(shí)際輸出信號(hào)為 *(RPt100/(R1+RPt100) RVR2/(R1+RVR2)) （ 1） 式中電阻值以電路工 作時(shí)量取的為準(zhǔn)。 光耦驅(qū)動(dòng)電路 在驅(qū)動(dòng)電路中，由于是弱電控制強(qiáng)電，而弱電又很容 易受到強(qiáng)電的干擾，影響系統(tǒng)的工作效率和實(shí)時(shí)性，甚至燒毀整個(gè)系統(tǒng)，導(dǎo)致不可挽回的后果，因此必須要加入抗干擾措施，將強(qiáng)弱電隔離。所以在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了帶過零檢測(cè)的光電隔離器MOC3061，用來驅(qū)動(dòng)雙向可控硅并隔離控制回路和主回路。當(dāng) MOC306 的輸出端 6 腳和 4 腳尖電壓稍稍過零時(shí)，光耦內(nèi)部雙向可控硅即可導(dǎo)通，提供一個(gè)觸發(fā)信號(hào)給外部晶閘管使其導(dǎo)通； 當(dāng) 、 、 為低電平時(shí)， MOC3061 截止，雙向可控硅始終處于截止?fàn)顟B(tài)。 R25 可以抑制雙向可控硅通斷時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流。 R26：由于 MOC3061在輸出關(guān)斷狀態(tài)下也有小于或等于 500mA的輸出電流，所以加入 R26 分流消除這個(gè)電流對(duì)雙向可控硅的影響，以防止雙向可控硅誤觸發(fā)，提高了系統(tǒng)的可靠性。 （ 3） MOC3061 與雙向可控硅實(shí)際組成了一個(gè)固態(tài)繼電器，實(shí)現(xiàn)了無觸電控制。其英文名TRIAC 即三級(jí)交流開關(guān)的意思，并把它的兩極稱為 MT1 和 MT2，其電路符合如圖所示。 (2)觸發(fā)方式 武漢理工大學(xué)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程設(shè)計(jì)說明書 8 控制雙向可控硅從高阻態(tài)（阻斷區(qū)）轉(zhuǎn)換到低阻態(tài)（導(dǎo)通區(qū)）可以用不同的方式實(shí)現(xiàn)。在本設(shè)計(jì)中，選擇了控制方式（ 1）和（ 2）。 在本設(shè)計(jì)中，考慮到電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定和現(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的雙向可控硅
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