【正文】 .............................................................. 17 謝 辭 ................................................ 錯誤 !未定義書簽。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)。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。 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。進入 20 世紀(jì) 80 年代以后，這種局面迅速轉(zhuǎn)變。 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。例如實現(xiàn)某種算法，執(zhí)行某一中斷服務(wù)程序等。 目前我國在測控儀表研究與生產(chǎn)應(yīng)用中，總結(jié)了很多經(jīng)驗，但國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器及測溫儀表來說，總體發(fā)展水平仍然不高。 2）商品化產(chǎn)品以 PID 控制器為主，智能化儀表少，這方面同國外差距較大 。并進行傳感器的選擇，智能儀表的原理的介紹，執(zhí)行機構(gòu)的選擇，控制算法以及參數(shù)整定。 熱 電偶及參比溫度補償 在該溫控系統(tǒng)中， 熱電偶可選擇使用鎳鉻 鎳硅（ K 型）作為輸入，下面詳細介紹本系統(tǒng)的熱電偶測溫系統(tǒng)。 tEtEtE ABABAB ?? (21) 熱電勢 ? ?。 ttEAB 等于測量端 t 和參比端溫度 t。但在實際測量中很難做到參比端溫度為 0℃，因此不能直接應(yīng)用分度表， 而要通過實測參比端的溫度，并由軟件查表處理。利用此特性可制作溫度傳感器。 (23) 其中 ,為飽和電流 ， 0I 為二極 管指數(shù)， ? 對于理想狀況等于 1，而對于實際的二極管，大約取 1 到 2 之間的值。由上式可見，靈敏度必然取負(fù)值。因此， Si 二極管可作為測量 50100℃ 溫度范圍的溫度傳感器 ，其精度為士 ℃。 DC 溫度變送器，這是輸出電流符合國際標(biāo)準(zhǔn)的變送器，也是當(dāng)前國內(nèi)外變送器儀表中的主體類型，這類變送器具有自身優(yōu)點 ： a. 采用線性集成放大電路，提高了儀表的可靠性，穩(wěn)定性和其他多項技術(shù)性能 。 DC 集中供電，變送器內(nèi)無電源，實現(xiàn)了先進的“二線制”接入方式。圖示意點劃線標(biāo)示為量程單元和放大單元兩部分構(gòu)成變送器的整體。在這里還包括一個熱電偶和熱電阻非線性校正的線性化電路，這是本電路的顯著特點。放大單元的另一個特點是直接接 受 24V AI 調(diào)節(jié)器即人工智能調(diào)節(jié)器，是把 CPU，存儲器， 顯示器，鍵盤 I/O 接口，通訊接口以及軟件集成在一起的所謂 CPU 模塊。而 AI 調(diào)節(jié)器多輸入的技術(shù)規(guī)格使得在建立面向溫度，壓力，流量和液位等多種不同過程參數(shù)的計算機控制研究平臺時，不需要多種調(diào)理模塊，只一臺 AI 調(diào)節(jié)器就能兼容。計算機采用 PC 機，用于運行監(jiān)控軟件，執(zhí)行控制算法，完成控制功能。在 AI 調(diào)節(jié)器中經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后輸出 420mA 電流信號給 移相觸發(fā)模塊 ，對控制對象進行控制 [8]。 DIH：輸入上限顯示值。 CF=0 為內(nèi)部給定，反作用調(diào)節(jié)； CF=1 為內(nèi)部給定，正作用調(diào)節(jié) ； CF=8 為外不給定，反作用調(diào)節(jié)； CF=9 外部給定，正作用調(diào)節(jié)。 RS485 串行標(biāo)準(zhǔn)接口 串行通訊方式具有使用線路少、成本低的特點，在遠程傳輸時被廣泛采用。 針對 RS232C 的不足，出現(xiàn)了 RS485 接口標(biāo)準(zhǔn)，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、價格 低廉、通信距離和數(shù)據(jù)傳輸速率適當(dāng)，被廣泛應(yīng)用于儀器儀表、智能化傳感器集散控制、樓宇控制、監(jiān)控報警等領(lǐng)域。 4) RS485 接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線，所以 RS485 接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。在誤差大時， 運用模糊邏輯確定輸出，如同熟練工人進行手動調(diào)節(jié)。系統(tǒng)具有無超調(diào)和高控制精度等特點 。理論和事實都可以證明，微分積分作用與微分作用一樣，對控制大滯后對象 (例如溫度控制 )沒有超調(diào)起到重要作用。兩者存在的關(guān)系如下 : 比例作用 =K(1/t) ? ? ?dtK 11??微分作用 式中， K 為系數(shù) 。如果 t=1，則微分作用為 0 如果 01 ?M ，則積分作用為 0。 參數(shù) M 值主要對調(diào)節(jié)算法中的積分作用進行調(diào)整。 P 為速率參數(shù)。 T 定義為某電爐以某功率開始升溫，當(dāng)其升溫速率達到最大值的 %時所需要的時間， T 值單位是 s。如果 1CTT? (控制周期 )，則微分作用被完全去消，這時，系統(tǒng) 的調(diào)節(jié)規(guī)律將成為比例或比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律。 執(zhí)行機構(gòu)的選擇及連接 在輸出通道功率控制中，一般采用繼電器、可控硅等開關(guān)器件。 可控硅移相觸發(fā)器模塊分單向可控硅移相觸發(fā)器模塊 (型號為 SCR— JKK)和雙向可控硅移相觸發(fā)器模塊 (型號為 TRIAC— JKK)。完全等同于隨機型 SSR移相觸發(fā)器。~0176。~0176。移相觸發(fā)模塊在 本系統(tǒng)中的電路圖如 圖 6 所示。這種調(diào)節(jié)器的主要缺點是使系統(tǒng)有靜差存在。由于它具有各類調(diào)節(jié)器的優(yōu)點，因而使系統(tǒng)具有更高的控制質(zhì)量。 （一） 經(jīng)驗法 若將控制系統(tǒng)按照液位、流量、溫度和壓力等參數(shù)來分類，則屬于同一類別的系統(tǒng)，其對象往往比較接近，所以無論是控制器形式還是所整定的參數(shù)均可相互參考。設(shè) TI=∞， TD=0，使調(diào)節(jié)器工作在純比例情況下，將比例度由大逐漸變小，使系統(tǒng)的輸出響應(yīng)呈現(xiàn)等幅振蕩，如圖 8 所示。在求取等幅振蕩曲線時，應(yīng)特別注意控制閥出現(xiàn)開、關(guān)的極端狀態(tài)。根據(jù)δ S和 TS，運用 表 4 所示的經(jīng)驗公式，就可計算出調(diào)節(jié)器預(yù)整定的參數(shù)值 [14]。令調(diào)節(jié)器的輸出 X(t)為階躍信號，則 圖 10 實驗系統(tǒng)方框圖 對象經(jīng)測量變送器后的輸出 Y（ t），如圖 11 所示。 4 總結(jié)與展望 本論文重點討論基于智能儀表的溫度控制系統(tǒng)的全部設(shè)計開發(fā)過程，包括 傳感器的選擇，智能儀表的 原理，執(zhí)行機構(gòu)的選擇，溫度變送，控制算法以及參數(shù)整定，講述了系統(tǒng)各部分的功能和具體實現(xiàn)方法，重點介紹了智能儀表的原理與功能。 然而，基于智能儀表的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要考慮的問題還很多，因此本流量控制裝置系統(tǒng)仍然有繼續(xù)研究的空間，通過對本課題總結(jié)，還可以從以下幾個方面繼續(xù)研究 : 1. 可以引進 模糊控制與 PID 控制相結(jié)合提高 PID 控制速度和準(zhǔn)