【正文】 系統(tǒng)一次可同時檢定八支熱電偶，對于熱電偶可實現(xiàn)簡便快捷、大批量、高精度的有效測試和檢定。第一個檢定點檢定完畢后，繼續(xù)升溫，又重復上述 (3)、 (4)步，直到所有檢定點檢定完畢 ［ 17］ 。 (4)控溫算法實現(xiàn)模塊 該模塊根據(jù)不同輸入偏差 e和偏差變化率 ec，通過檢索模糊控制查詢表，在線修正 PID控制器的參數(shù)，再計算 PID控制器的輸出值，由計算機的 D／ A接口輸出 4～ 20mA信號，控制檢定爐的加熱電壓，達到檢定爐溫度自動控制。 由于模糊控制器輸出是一個模糊集合，它無法對精確的模擬或數(shù)字系統(tǒng)進行控制，必須進行精確化計算，得出此模糊集中最有代表意義的確定值，作為系統(tǒng)的輸出控制，采用重心法，即加權(quán)平均法 ［ 14］ 。 ])[])([()( nnnn CCCCCA N D BACA N D BAA N D BAC ??????????????? ? （ ） 其中 ])[()( 39。 規(guī)則如果 Ai且 Bi，那么 Ci的模糊關(guān)系可以表示為： CiBiAi ??? ?? ][ （ ） 在推理計算過程中可以寫成并集形式。但 KD過大，會使響應(yīng)過程提前制動，從而延長調(diào)節(jié)時間，而且會降低系統(tǒng)的抗干擾性能。 29 圖 E、 EC、△ KP、△ KI、△ KD隸屬度函數(shù) 根據(jù)上面 E、 EC、△ KP、△ KI、△ KD隸屬度函數(shù)，可以近似的得出各個語言變量的賦值表如下表 ： 表 語言變量賦值表 變量 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 語言變量 PB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 PM 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 PS 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 ZO 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 NS 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 NM 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 NB 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 PID 參數(shù)模糊調(diào)整規(guī)則 參數(shù)模糊自調(diào)整 PID控制器就是找出在不同時刻 PID三個參數(shù)與 e和 ec之間的模糊關(guān)系，在運行中不斷檢測 e和 ec，根據(jù)模糊控制原理來對三個參數(shù)進行在線修改，以滿足不同的 e和 ec對控制參數(shù)的不同的要 求，而使被控對象有良好的動、靜態(tài)性能。模糊控制器抗干擾能力強，響應(yīng)速度快。 PID 控制 常規(guī) PID控制器作為一種線性控制器，它是根據(jù)給定值 r(t)與實際輸出量 c(t)來 25 構(gòu)成控制偏差量，將偏差按比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進行控制。由式 ()可知檢定爐可近似為一階慣性環(huán)節(jié)。對工作用熱電偶進行檢定時，其 300℃以上溫度點的檢定是在管式爐中完成的，這種管式爐長度為 600mm，加熱管內(nèi)徑約為 40mm。 22 上位機硬件配置 一般在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)該遵守的共同原則：可靠性高；操作性好；實時性強；通用性好；經(jīng)濟效益高等。該卡帶 8路 A／ D輸入通道， 2路 D／ A輸出通 道，在熱電偶檢定系統(tǒng)中，只使用了它的其中 l路輸出。； (2)正負半周脈沖不均衡度≤ 1176。 功率單元采用進口管芯單向反并聯(lián)晶閘管模塊，觸發(fā)器控制方式為調(diào)相控制，連續(xù)調(diào)壓，可自動或手動控制，自動控制時，控制信號由 D／ A接口卡輸出的 4～ 20mA接入；手動控制由外接的 。 表 輸入輸出插座引線定義表 插座引腳號 信號定義 插座引腳號 信號定義 1 開出 CH0 20 開出 CH1 2 開出 CH2 21 開出 CH3 3 開出 CH4 22 開出 CH5 4 開出 CH6 23 開出 CH7 15 5 開出 CH8 24 開出 CH9 6 開出 CH10 25 開出 CH11 7 開出 CH12 26 開出 CH13 8 開出 CH14 27 開出 CH15 9 開出公共地 28 開出公共地 10 +12～ 36V電源入 29 +12～ 36V電源入 11 開出 CH0 30 開出 CH1 12 開出 CH2 31 開出 CH3 13 開出 CH4 32 開出 CH5 14 開出 CH6 33 開出 CH7 15 開出 CH8 34 開出 CH9 16 開出 CH10 35 開出 CH11 17 開出 CH12 36 開出 CH13 18 開出 CH14 37 開出 CH15 19 開入公共地 控制端口地址與有關(guān)數(shù)據(jù)格式： 各個控制端的操作地址與功能見表 。當主機加電啟動或使用 RESET開關(guān)使主機硬復位時，卡上的復位清零電路使各組輸出均為零，即驅(qū)動器三極管截止。 10％ )≤ 400mA 9) 環(huán)境要求：工作溫度： 10℃～ 40℃ 相對濕度： 40％～ 80％ 存貯溫度： 55℃～ +85℃ 10) 外型尺寸 (不含檔板 )： 長高 =160mm 106mm( ) (2)工作原理 該接 口卡的工作原理框圖如圖 ： 在熱電偶自動檢定系統(tǒng)中只使用了該卡的開關(guān)量輸出回路，卡上有 16路開關(guān)量輸出回路可用于外部電路的開關(guān)控制，其每路最大輸出電流 200mA左右，開關(guān)量輸出部分工作原理如圖所示。輸出部分具有上電和主機復位后自動清零功能?？刂撇糠钟煽販責犭娕肌?D／ A接口卡、可控硅觸發(fā)器、電壓 調(diào)整器和檢定爐組成；測量部分由通道掃描裝置、開關(guān)量控制接口卡、數(shù)字測試儀、標準鉑電阻、標準熱電偶及被檢熱電偶組成。系統(tǒng)所有資源都是在它的指揮管理下協(xié)調(diào)工作的，它的主要功能有： (1)提供友好的用戶界面，包括檢定參數(shù)輸入、檢定過程狀態(tài)顯示； (2)多路掃描開關(guān)通道選擇； (3)程控切換測量儀的檔位及量程，讀取采樣數(shù)字信號； (4)控溫算法軟件實現(xiàn)，輸出 4～ 20mA的控制信號，控制檢定爐加熱電流； (5)檢定爐恒溫狀態(tài)的判斷； (6)熱電偶斷線，報警輸出及緊急斷電； 9 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及工作原理 圖 系統(tǒng)組成框圖 熱電偶自動檢定系統(tǒng)的硬件框架結(jié)構(gòu)由測量、控制和上位機三大模塊 組成?？煽毓璧膶〞r刻由可控硅電壓調(diào)整器中的觸發(fā)脈沖電路產(chǎn)生的脈沖信號決定的。這樣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣精度，完全由電量測試儀分辨率和多通道切換開關(guān)的寄生電勢大小決?？筛兄獪囟茸兓啃∮?℃，采取防 波動措施后，可保證 PN結(jié) ℃和系統(tǒng) ℃的誤差要求 ［ 3］ 。 (1)直接借用 CPU內(nèi)部溫度傳感器，如 Cygnal的 CF020。因此要采用適當?shù)拇胧涠藴囟冗M行補償，使熱電偶測溫準確而且方便。如何減少采樣子系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，保證采樣數(shù)據(jù)的準確性，是需要解決的技術(shù)難點之一。美國 Hart’ s NVLAP accredited Metrology Laboratory 使用比較法可以對 200℃到 1100℃測溫范圍的溫度計進行自動校準。在傳統(tǒng)檢定過程中，用電位計通過手動轉(zhuǎn)換開關(guān)讀取在不同檢點的標準電偶、被檢電偶的熱電勢，然后根據(jù)檢定規(guī)程對檢定數(shù)據(jù)進行手工統(tǒng)計處理，并把將結(jié)果填表記錄。在傳統(tǒng)的檢定過程中，用電位差計通過手動轉(zhuǎn)換開關(guān)讀取在不同檢點的標準電偶、被檢電偶的熱電勢，然后根據(jù)檢定規(guī)程對檢定數(shù)據(jù)進行手工統(tǒng)計處理，并把結(jié)果填表記錄。 關(guān)鍵詞： 熱電偶 ； 自動檢定；模糊控制； PID參數(shù)整定；數(shù)據(jù) 采集 Automatic Thermocouple Temperature Calibration III System Design Abstract Thermocouples are monlyused temperature sensors in many manufacturing processes， and have found a wide range of applications． After a longterm run， the performance of a thermocouple may change， resulting in temperature measurement error． Therefore， the Metrology Law in Chinas stipulates that thermocouples have to be calibrated periodically in the course of its usage to ensure the accuracy of the temperature measurement． Based on the analysis of the Specification of Thermocouple Calibration， this thesis discusses the overall design ideas of the automatic thermocouple verification system，hardware configuration, software design and solutions to some technical problems． The calibration system first uses HH54P relays and switching control interface card PC6408, posed of multichannel scanning device, with highprecision programmable multifunction test instruments FLUKE289, implement test automatic data collection ． To control the calibration furnace temperature， an optimized algorithm is designed by bining the PID control and fuzzy control． The optimized algorithm can tune the PID parameters automatically． As a result， the furnace temperature can be heated up fast in a short control time ， and achieves a satisfactory effect for constant temperature control． Written using a building block design fashion， the system monitoring software has a friendly graphical user interface， and is powerful， flexible and easy to operate． The automatic thermocouple verification system meets all the requirements of the Specification of Thermocouple Calibration． The system has good scalability． New types of thermocouples can be simply and easily added into the system． Compared with the IV traditional manual calibration method， the automatic thermocouple calibration system can significantly shorten the calibration time． Increases calibration efficiency， reduces the labor strength and improve the level of automation． Key words： thermocouple； automatic calibration； fuzzy control； PID parameter tuning； data acquisition