【正文】 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(kuò)展存儲(chǔ)器 A/D 轉(zhuǎn)換 鍵盤輸入接口 通訊接口 單 片 機(jī) D/A 轉(zhuǎn)換 打印機(jī)接口 顯示器接口 業(yè)廣泛應(yīng)用其特點(diǎn)是適用于大慣性，大滯后等復(fù)雜溫度測(cè)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(qiáng) 等特點(diǎn)。若設(shè)由電壓計(jì) V 引出的導(dǎo)線與金屬線 A， B 連接點(diǎn)的溫度為 t，則顯現(xiàn)出來(lái)的熱電勢(shì) ? ?。 就二極管而言，其正向電流 I 是結(jié)電壓 V(0)的函數(shù)。 c. 在熱電偶和熱電阻的接入模式中，采用了線 性化電路，從而使變送器輸出信號(hào)與被測(cè)溫度呈線性關(guān)系。分別向輸入回路、集成運(yùn)放和功率放大供電。 Sn(輸入規(guī)格 ):Sn=21， Pt100 熱電阻輸入； Sn=32，～ 1VDC 電壓輸入； Sn=33， 1～ 5VDC 電壓輸入。 2) RS485 接口的最大傳輸距離為 1200m。為此，經(jīng)過(guò) 認(rèn)真的研究和實(shí)驗(yàn)分析，比例作用與微分作用的比值和積分作用與微分作用的值可取相同的值，并且比例作用與微分作用的最佳比值同控制對(duì)象的滯后時(shí)間有關(guān)。 例如電爐溫度控制，如果儀表以 100%功率加熱，并假定沒(méi)有散熱，電爐每秒升高 1℃時(shí)，則 1001100 ???P 在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)闆](méi)有散熱的前提條件是無(wú)法滿足的，所以，用人工的 方式確定尸的最佳值是不可能的，因此，一般利用自整定方法確定尸的最佳值。0176。 比例 (P)調(diào)節(jié) 純比例調(diào)節(jié)器是一種最簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)器，它對(duì)控制作用和擾動(dòng)作用的響 應(yīng)都很快速。 表 3 臨界比例度法整定調(diào)節(jié)器參數(shù) 調(diào)節(jié)器參數(shù) δ TI(S) TD(S) P 2δK PI TS/ PID 臨界比例度法的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用簡(jiǎn)單方便，但此法有一定限制。 2. 系統(tǒng)的控制算法采用 PID 控制。 表 5：經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 調(diào)節(jié)器參數(shù) δ（ %） TI(S) TD(S) P %100?TK? PI 100%KT? ? PID 100%KT? ? 2τ 本系統(tǒng)中在單位階躍作用下， P， PI， PID 調(diào)節(jié)的階躍響應(yīng)下 只有在 PID 調(diào)節(jié)下，系統(tǒng)的 階躍 響應(yīng)超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間都比較好 ，所以本系統(tǒng)采用 PID 控制規(guī)律 。若需加微分作用，微分時(shí)間常數(shù)按 TD=(1/3～ 1/4)TI計(jì)算。~0176。0176。 M 值越 大，積分作用越弱 (積分時(shí)間增加 )。針對(duì)控制參數(shù)較難確定的現(xiàn)實(shí)，表內(nèi)設(shè)有自整定專家系統(tǒng)，可使系統(tǒng)的控制參數(shù)確定簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度提高，因此，自整定系統(tǒng)的引人，不僅使復(fù)雜勞動(dòng)簡(jiǎn)單化，節(jié)約了調(diào)試時(shí)間，而且提高了控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。 RS232C 接口和 RS485 接口是目前最常用的兩種串行通訊接口。系統(tǒng)的工作過(guò)程是： AI 調(diào)節(jié)器直接與各種傳感器或變送器相連，來(lái)自這些檢測(cè)裝置的各種測(cè)量信號(hào)在 AI 調(diào)節(jié)器內(nèi)部經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后，得到的數(shù)據(jù)由RS485 總線經(jīng) RS232/485 轉(zhuǎn)換器發(fā)送給計(jì)算機(jī)。這一部分的主要功能是放大，器件技術(shù)采用了高性能集成運(yùn)算放大器。實(shí)際選用的二級(jí)管的靈敏度為 2mV/℃ [5， 6]。 PN 結(jié)溫度補(bǔ)償 本系統(tǒng)選用二極管作為溫度傳感器對(duì)參比端溫度進(jìn)行測(cè)量。 系統(tǒng) 的硬件結(jié)構(gòu)如圖 2 所示 ： 上位 機(jī) 電阻爐 溫度采集 智能儀表 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 圖 2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 傳感器變送器的選擇及連接 本系統(tǒng)熱電偶檢測(cè)溫度，采用輸出為 420mA通訊口的功能是通過(guò) RS232 接口總線與上位機(jī)作遠(yuǎn)距離通訊。 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(jì)背景 在鋼鐵，機(jī)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。不僅各種測(cè)控設(shè)備是數(shù)字化的，而且可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將分散的控制裝置和各類智能儀表連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的集散監(jiān)控管理。目前，國(guó)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 。 ttEAB 為 ? ? ?? ? ?。 ?????? ?????????? 1e xp kTqVII ?。 d. 儀表采用了統(tǒng)一的直流 24V 儀表的選擇及連接 AI 調(diào)節(jié)器 本系統(tǒng)所采用的控制儀表為上海萬(wàn)訊公司的 AI 智能儀表 。 DIL：輸入下限顯示值，一般 DIL=0。 3) RS485 接口采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。滯后時(shí)間越大，則比例作用應(yīng)相應(yīng)減少，而微分作用相應(yīng)增加。 T 為滯后時(shí)間參數(shù)。的觸發(fā)脈沖，通過(guò)光電隔離，輸出端(A、 G)便觸發(fā)相應(yīng)的可控硅導(dǎo)通，從而達(dá)到移相調(diào)壓的目的。由于比例調(diào)節(jié)只有一個(gè)參數(shù)，所以整定很方便。首先要產(chǎn)生允許受控變 量能承受等幅振蕩的波動(dòng)，其次是受控對(duì)象應(yīng)是二階和二階以上或具有純滯后的一階以上環(huán)節(jié)，否則在比例控制下，系統(tǒng)是不會(huì)出現(xiàn)等幅振蕩的。這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能較好，調(diào)試方便。 t 圖 11 階躍響應(yīng)曲線 x0 H(S) y(t) WC(S) WO(S) WV(S) 由該圖可確定τ、 T 和 K，其中 K 按下式確定 0( ) (0)yyKx??? （ 34） 根據(jù)所求的 K、 T 和τ，利用下表 5 所示的經(jīng)驗(yàn)公式，就可計(jì)算出對(duì)應(yīng)于衰減率為 4：1 時(shí)調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù) [15]。表 2 為經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù)的參考數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)調(diào)節(jié)器的參數(shù)作進(jìn)一步修正。 150176。本系統(tǒng)采用 杭州西子固態(tài)繼電器廠 生產(chǎn)的移相 觸發(fā)模塊的 G 系列， 該產(chǎn)品在同步電壓作用下（此同步電壓還作為模塊的工作電源），經(jīng)同步相位檢測(cè)、移相、觸發(fā)，便可以用 05VDC信號(hào)自動(dòng)控制或電位器手動(dòng)控制，產(chǎn)生 150176。 M 值越小，系統(tǒng)積分作用越強(qiáng)。針對(duì)不穩(wěn)定的非線性復(fù)雜調(diào)節(jié)對(duì)象，表內(nèi)設(shè)有自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)則，可使系統(tǒng)進(jìn)一步加快響應(yīng)速度，改善控制品質(zhì) 。在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)進(jìn)行通訊。輸入輸出通道由AI 調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)。 圖 4 輸出型變送器方框圖 圖 4 中的放大單元包括的變送系統(tǒng)主要電路有集成運(yùn)放，功率放大和隔離輸出。該系統(tǒng)的智能儀表用于工控環(huán)境，周圍環(huán)境的溫度范圍正好符合 Si 二極管的測(cè)溫范圍。另外，熱電勢(shì)與溫度呈非線性關(guān)系，有的曲