【正文】 為敘述方便，我們將兩個控制器分別進行討論。 對于小閉環(huán)來說，干燥道 5個溫區(qū)就是 5個不同參數(shù)的控制對象，但每一個溫區(qū)的控制系統(tǒng)框圖是相同的，如圖 。 軟件控制器的原理介紹及討論 其中控制對象的熱交換器猶如一個用暖氣片加熱的大溫箱，它本身具有很大的慣性和滯后?？刂破魍ㄟ^執(zhí)行機構(gòu)電動調(diào)節(jié)閥 (開、關(guān)、停 3狀態(tài) )控制蒸氣進入量，從而達到控溫目的。所以可以考慮的控制方案有：簡單開關(guān)控制、死區(qū)控制、差值時間比例控制、差值時間 PID控制等。 前 3種方法我們都編了程序并在現(xiàn)場進行了試驗，均未取得理想效果。 至于 PID差值 —— 時間控制，其公式為： Y＝ K1ΔTi+K2∑=0ΔTj+K3(ΔTjΔTj1) (開關(guān)時間正比于 Y值 ) i j 這種控制器用微處理機來實現(xiàn)并不困難，但由于 PIDK1,K2,K3要根據(jù)各溫區(qū)的固有參數(shù)(滯后時間，慣性大小 )來分別整定，而測量這些固有參數(shù)又十分困難，所以不但要占用大量機器內(nèi)存，而且調(diào)試手續(xù)十分繁復(fù)。過去廠里用常規(guī)儀表 PID來控制未取得理想效果，其原因也在于此。所以，采用了另一種特殊的控制方法。它可以用下面的公式來描述： Δ Ti＜ ε，且 dTi/dt＞ 0 Δ Ti＞ ε，且 dTi/dt＜ 0時，閥門開 其他情況時，閥門停 其中 ΔTi＝ T給 Ti， ε為死區(qū)。 經(jīng)現(xiàn)場實驗和半年以上的運行證明效果良好。平均溫度被控制在 T給 177。 ℃ ，波峰值小于 1℃ 。 用圖 。 圖 當(dāng)實際溫度 Ti到達 A點以前，即 ε＜ ΔTi＜ εTi Ti離開死Ti小于最大值 (B點 )，則滿足 ΔTi＝ T給 Ti＜ ε，且 dTi/dt＞ 0的條件。閥門則迅速關(guān)下，使溫度開始下降。而當(dāng) Ti一開始下降 (B點以后 )，dTi/dt＜ 0，不再滿足上述條件，閥門就停止在這位置上，一直到 D點， Ti的變化又開始滿足另一條件ΔTi＝ T給 Ti＞ ε，且 dTi/dt＜ 0，閥門才重新開啟 …… 這種控制方法很像微分控制。但由于它不是依據(jù)對象參數(shù) (時間常數(shù) )而是依據(jù)輸出情況來判斷改變控制器的輸出，它不僅考慮了實際溫度與給定值的偏差，而且還考慮了實際溫度的變化趨勢，所以它對 不同的干燥道溫段都同樣可以達到減小超調(diào)和波動的目的。亦即有一定的自適應(yīng)效果。這樣，調(diào)整控制器參數(shù)的過程就被大大地簡化，便于應(yīng)用。實際使用時只需編制一個控制程序 (控制器 )而不需要對 5個溫段分別進行編程。 當(dāng)然，編程時還應(yīng)考慮其他一些細節(jié)問題，例如 5個溫段的控制次序、 Ti偏離給定值過大時應(yīng)加強控制(即讓閥門全開或全閉 )、對采集數(shù)據(jù)進行噪聲濾波 上面敘述的小閉環(huán)只解決了各溫度段的控制精度和調(diào)節(jié)速度問題。開機時人工設(shè)定的溫度給定值僅僅是經(jīng)驗數(shù)據(jù)，不一定對各種相紙 (或膠片 )都合適，何況即使暫時合適了，也會由于大氣變化、乳劑流 量的波動和乳劑濃度變化等因素使相紙干燥后含濕量達不到要求。為了保證含濕量一定，就必須隨時修正溫度給定值。大閉環(huán)就是為了這個目的而設(shè)置的。 圖 出來送給微處理機，微處理機定時地把該測量值與含濕量給定值進行比較，如發(fā)現(xiàn)不合適則修改各溫段的溫度給定值。由于各段溫度給定值存放在微處理機的內(nèi)存中，且實現(xiàn)了機器自動修改，它比人工調(diào)節(jié)儀表或閥門要快得多而且也準(zhǔn)確得多。另外，修改方案也可以各式各樣，非常方便。 實際系統(tǒng)中可以采用帶優(yōu)先權(quán)的逐個修改法。這種方法實質(zhì)上是把工人實際經(jīng)驗程序化，也就是先調(diào) 整對干燥影響最大的溫段溫度，當(dāng)該溫段溫度調(diào)到極限值 (工藝要求 )后，按優(yōu)先權(quán)次序，再調(diào)整下一溫段的溫度 …… 具體做法只要在運行時調(diào)整定時時間 (間隔一定的時間再進行修改 )即可達到較好的效果。 大、小閉環(huán)中的兩個控制器都是由微處理機完成的，亦即硬件軟件化。另外為了充分利用微處理機的功能我們還編制了顯示、鍵掃描 (便于人機對話 )、打印等程序。主程序流程如圖 。 圖 圖 ，其中大環(huán)控制子程序和采樣控制子程序即為相應(yīng)的大閉環(huán)和小閉環(huán)中的控制器。由于整個軟件系統(tǒng)采用了子程序化模塊化，所以不但便于設(shè)計和調(diào)試，而且也便于今后的修改和擴展。另外，程序可全部固化在EPROM中，所以也十分便于使用、保存和推廣應(yīng)用。 單片機在稱重裝置中的應(yīng)用 微電子技術(shù)的發(fā)展帶來了衡器具產(chǎn)品的革命，目前廣泛使用的稱重系統(tǒng)即為微型計算機化的電子秤。商用計價電子秤就是微型計算機稱重系統(tǒng)的典型實例。 商用計價電子秤的功能 商用計價電子秤主要是指在零售商店使用的、可以同時給出所稱重物的重量、單價和金額的盤秤，臺秤等。電阻應(yīng)變式電子秤是目前使用最普遍的一種商用計價秤 (見圖 )。它主要由秤盤、秤體 (包括傳力機構(gòu)、稱重傳感器及一些附件 )和顯示儀表等 3部分所組成。量程主要有 15kg/5g、 6kg/2g和 3kg/1g 三種規(guī)格；精度為 1/1000；顯示位數(shù)為：重量 5位，單價 5位，金額 6位?；竟δ苤饕校? 圖 (1) 稱重和計價功能。在正常稱量狀態(tài)下，在秤盤上放上重物后，重量、單價和金額就會同時在各自的窗口顯示出來。如果重物的重量超過秤的量程，所有顯示將熄滅。當(dāng)金額超過 6位時，金額顯示將熄滅。 圖 (2) 零位自動調(diào)整功能。在重量滿量程的 177。 2%以內(nèi)，有零位自動調(diào)整功能。就是當(dāng)電源開關(guān)接通時，如秤盤上沒有重物，數(shù)碼管閃爍兩次后，全部數(shù)字顯示零。如果秤盤上有重物，且超過零位的調(diào)整范圍，所有數(shù)字顯示均熄滅，但“零位錯誤標(biāo)志”亮。當(dāng)除去秤盤上的重物，然后按下“置零”鍵，全部數(shù)字顯示即可回零，同時“零位標(biāo)志”亮，表示秤的 (3) 扣除皮重功能。當(dāng)在秤盤上放上重物的包裝皮，將有皮重顯示，當(dāng)按下“去皮”鍵后，皮重就自動裝入單片機，重量顯示為零，“去皮標(biāo)志”亮。當(dāng)把重物的包裝皮從秤盤上取下之后，重量顯示負的皮重，且“零位標(biāo)志”和“去皮標(biāo)志”同時亮。要更換皮重時， 可先把新的包皮放在秤盤上，然后按下“去皮”鍵，原來的皮重就會自動的調(diào)換成新的皮重。要清除原來的皮重，需把重物和包皮同時取下后，按下“去皮”鍵，皮重即被清除，且“去皮標(biāo)志”滅。 (4) 單價設(shè)定功能。重物的單價可以使用單價設(shè)定鍵盤上的數(shù)字鍵，在任何狀態(tài)下置入，并可用“清除”鍵清除，或者用數(shù)字鍵進行改寫，“ 00”鍵可以一次置入 2個“ 0”，簡化了操作。 圖 硬件結(jié)構(gòu) 上述商用計價電子秤微機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖。它由 8098單片微機 (包括程序存儲器 )、數(shù)據(jù)采集通道 (包括傳感器，放大器 )、鍵盤顯示及其驅(qū)動電路和標(biāo)定系數(shù)設(shè)定開關(guān)及其接口電路等幾部分組成。 程序流程設(shè)計 商用計價電子秤的總體程序流程如圖 。流程共分零位自動調(diào)整和自動稱量兩個部分。接通電源后的2s內(nèi)為零位自動調(diào)整過程。開機 2s后進入自動稱量。零位自動調(diào)整范圍為滿量程的 2%。如果空秤時，儀表輸入超過 2%FS，便不能自動調(diào)整，“零位錯誤標(biāo)志”燈亮。儀表零位自動調(diào)整好由“零 位標(biāo)志”燈亮指示。在空秤時，輸入重量小于 2%FS的條件下，按下“置零”鍵，“零位標(biāo)志”燈才亮。只有在“零位標(biāo)志”燈亮后才能進行正常稱量。滿量程超載的標(biāo)志是全部數(shù)字顯示熄滅。當(dāng)“金額”超過 6位數(shù)字顯示時，“金額”的數(shù)字顯示熄滅，作為金額超限標(biāo)志。單價設(shè)定與秤盤上有無重物無關(guān)。 習(xí)題 微型計算機的應(yīng)用一般可以分成若干類型，各有何特點 ? 為什么在計算機應(yīng)用上經(jīng)常要使用 A/D及 D/A轉(zhuǎn)換器 ?它們各有什么用途 ? 在 可以用 PLC來代替微型 (單板 )計算機 ?試作一電路原理簡圖以說明之。 微型計算機在開環(huán)及閉環(huán)控制系統(tǒng)中各起什么主要作用 ?用微型計算機于控制系統(tǒng)中比不用計算機的自動控制系統(tǒng)的優(yōu)點是什么 ?可根據(jù)各人所從事的專業(yè)工作體會舉一例說明之。 微型計算機用以控制多對象，或一個多參數(shù)的對象的復(fù)雜過程，尤其在最優(yōu)化控制系統(tǒng)中更顯出其優(yōu)點。試就你的專業(yè)工作擬定一個較為有意義的控制系統(tǒng)的方塊圖，并作相應(yīng)的描述，指出其經(jīng)濟意義和社會意義。 單片微型計算機 (簡稱單片機 )是機電一體化的核心。試就你所知的機械、儀器、實驗室裝置及日用或商業(yè)用的設(shè)備舉出一兩項可以采用單片機的設(shè)備，并說明單片機在其中所起的作用。