烘干炉温度集散型智能控制系统设计

烘干炉温度集散型智能控制系统设计

收稿日期:2010-03-30;修订日期:2010-06-04

基金项目：北方民族大学校级项目“基于遗传算法的模糊神经网络控制器的研究”的研究成果（项目号：2007Y030）作者简介:马占有（1979-），男，宁夏固原人，讲师，研究方向：嵌入式系统和智能控制。

马占有

（北方民族大学基础教学部，银川750021）

摘要:烘干炉温度控制工艺复杂,为保证生产过程长期稳定和安全的运行,设计和开发了集散型控制系统,即单片

机智能控制器和微机温度控制系统两级集散控制系统。单片机智能控制器以AT89C52单片机为主体，以模糊自适

应PID 控制算法为控制器，

具有处理复杂数据的能力和复杂控制的功能。当微机温度控制系统出现故障时，单片机智能控制器又可作为一个独立的控制系统对烘干炉温度进行控制。实际运行过程表明此系统具有较高的灵活性和可靠性。

关键词:集散控制系统；模糊自适应PID 控制器；单片机智能控制器；微机温度控制系统中图分类号:TP271文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2010）11-0222-02

Design of Distributed and Intelligent Controller

for Drying Oven Temperature1

MA Zhan-you

（Teaching Department of University Foundation North University for Nationalities,Yinchuan 75002，China ）

Abstract:Because of the complexity of drying oven temperature control ，in order to ensure long-term,stable and safe running,the distributed control system of the drying oven is developed.Intelligent controller takes AT89C52SCM as the principal part and fuzzy self -tuning PID controlling arithmetic as controller,which has functions of working on intricate data processing and intricate control.It is designed not only as a member of TDC working with computer but also as a self-governed intelligent controller,and shows more flexibility and security.

Key words:distributed control system;self-tuning fuzy PID controller;intelligent controller;PC temperature control system

0引言

电机是国民经济生产中使用最广泛的机电设备之一，绕组又是电机的“心脏”，其匝间绝缘的优劣直接决定了电机的寿命。绕组中的微孔和薄层间隙容易吸潮，影响绝缘电阻，并使绝缘导热性变差，由于存在空隙，氧或其他腐蚀性气体与绕组接触面积加大，导致氧化和腐蚀，在电场作用下绝缘中的空气容易电离引起击穿。绝缘处理的目的就是将绕组中所含潮气驱除，而用漆填满绝缘内层中所有空隙和覆盖表面。电机绝缘处理可分为预烘、浸漆、烘干（固化）3个主要工序，其中预烘工序和烘干工序要求温度的变化要遵循一定的工艺曲线，这就要求相应的温度控制系统要能够实时获得温度信息并进行实时控制。

该系统采用模糊自适应PID 算法作为控制器和AT89C52单片机作为控制器核心部件，结合微机温度控制系统的集散控制系统。实际运行过程表明该系统调节时间短、超调量小且稳态误差在±3℃内，相对于PID 控制器来说，本系统对干扰有很强的抑制能力，而且采用两级集散控制系统，适应性广，灵活性强。

1温度集散控制系统的总体设计

烘干炉温度控制系统采用微机温度控制系统与智能控制器进行控制烘干炉温度的两级集散控制系统。微机温度控制系统是远离

烘干炉，通过RS485串口与智能控制器进行通信，

在线实时调节被控参数，达到对烘干炉温度的控制，同时对采集的烘干炉温显示、报警、存储等功能。为了防止微机温度控制系统在不能工作时带来的损失，智能控制器也设计有键盘、显示和报警等功能，这样当微机温度控制系统不工作时，智能控制器可以直接控制烘干炉温度。除了

微机和智能控制器，系统还具有检测装置、

执行机构和通信装置。图1是温度集散控制系统的总体设计。

2

单片机智能控制器设计

2.1

单片机智能控制器硬件设计

温度集散控制系统的工作原理是利用热电偶传感器测出炉中的温度，将温度信号转换为电压信号，烘干炉中共装有5路传感器，其中1路作为控制信号，其它4路作为温度检测信号，用来监测炉内各点温度情况以及控制信号是否出现异常。由于温度变化比较缓慢，利用多路开关元件分别选通五路电压信号放大后送A/D 转化，转化后的数字信号送智能控制器处理，其中控制信号与设定值进行比较，计算的差值经D/A 转换后经光电驱动后送双向可控硅来调节三相电源导通，控制加热电阻，同时与微机温度控制系统进行通信，由微机温度控制系统通过设置参数、显示、存储等来管理和调节温度控制系统，见图2。

2.2单片机智能控制器控制算法设计2.2.1模糊自适应PID 控制算法的原理

目前被广泛采用的为二维模糊控制器，模糊控制器由常规PID 控制器和模糊推理两部分组成，模糊推理部分实质就是一个模糊控

第29卷第11期2010

年11期

煤

炭技术

Coal Technology

Vol.29,No.11November,2010

图1温度集散控制系统