基于微机控制的滤油机控制系统的设计

基于微机控制的滤油机控制系统的设计
黄崇富;伍小兵
【摘要】常规的滤油机操作系统是通过操作不同按钮,使设备按照一定的顺序启停.为了减小操作系统占用空间,改变操作人员记忆各种开关的操作次序,提高控制系统
自动化程度,利用8051单片机通过温度传感器与A/D转换芯片实现对滤油机温度
自动检测,实时显示.根据检测到的温度值进行计算,确定电机启、停顺序的系统控制.该系统革新了传统的接触器、继电器控制,提高了系统的自动化水平.
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2009(032)017
【总页数】3页(P206-207,210)
【关键词】单片机;滤油机;控制系统;继电器;接触器
【作者】黄崇富;伍小兵
【作者单位】重庆工程职业技术学院,重庆,400037;重庆工程职业技术学院,重
庆,400037
【正文语种】中文
【中图分类】TP29
0 引言
系统由真空泵电动机和油泵电动机各一台组成，要求用单片机完成管道压力检测和油箱温度控制。

用压力传感器采集数据并送单片机处理。

系统采用两组加热管加热，
每组功率为24 kW。

用温度传感器采集数据并送单片机处理。

当温度达到要求时，切断真空泵电机并随时显示当前温度值，接触器跳闸温度可以通过拔码盘设定送入单片机。

系统中电机只能正转，不能反转，控制电路应具有反转报警装置。

主回路采用空开和接触器实现，控制回路由单片机控制系统实现。

系统启动顺序是：油泵电动机、真空泵电动机、加热管。

两组加热管可分别单独加热和停机，但只有真空泵电机启动后加热管才能启动和运行。

1 控制系统主要硬件构成
主回路交流接触器4个、空气开关2个、MCS-51系列单片微机芯片8031、各类外围接口芯片、A/D转换器、温度传感器、压力传感器、光电耦合器件、接触器
驱动电路、LED显示电路等。

控制系统如图1所示。

图1 系统硬件电路
1.1 输入信号回路温度检测系统基本组成
通过集成温度传感器AD590和单片机组成数字温度检测装置[1]。

AD590[2]温度
传感器属于半导体集成温度传感器，测量范围为-55～+150 ℃，输出电流与温度
成线性关系,它以热力学温标零点作为零输出点，比例因子为1 μA/℃。

因此它能
把温度信号变为与绝对温度成比例的电流信号。

该传感器稳定性高、线性度好。

AD590本身产生的是电流信号，它将温度转换为相应的电流信号输出，在传感器
输出端加运算放大器OP-07，使其输出的电流信号转换为电压信号。

硬件电路采用双点温度调整误差[3]，电路如图2所示。

放大器采用OP-07[4]单片精密运算放大器，它具有低噪声、低漂移和高增益特点，是一种通用性强的运算放大器。

电容C4在此起滤波的作用。

通过R1给AD590传感器提供稳定电压，所
测温度由AD590温度传感器检测，给电压放大器提供电压信号，以供放大。

这里用电位器RP1起到调零点的作用，电位器RP2起到调增益的作用，通过调整运放中的电阻RP1和电位器RP2，找到输出电压与被测温度的合适对应关系。

图2 温度检测电路
1.2 输出信号回路基本组成
该电路用交流电磁式接触器控制设计[5]，即由双向晶闸管驱动交流接触器KM线圈。

额定工作电压为交流接触器线圈工作电压的2～3倍，额定工作电流为交流接触器线圈工作电流的1.5～2倍。

此处为220 V的交流电压，选择10 A/660 V的双向晶闸管。

光耦合器MOC3041R的输入端接7407，由单片机的P1.0口输出
低电平，双向晶闸管导通,接触器KM吸合。

反之则接触器KM释放。

最后再由交
流接触器的触点控制动力回路。

输出信号回路如图3所示。

图3 输出电路
系统通过74LS164移位寄存器芯片扩展三位静态显示电路[4]，每3 s刷新一次LED显示值，P1.3为输出控制。

当P1.3为高电平时，允许串行口输出数据给移位寄存器，当P1.3为低电平时，串行口禁止输出数据。

2 控制系统主程序设计
控制系统主程序主要是对系统进行初始化处理,其中包括端口初始化、定时器设定、系统中断方式设定等。

系统中断服务程序的功能是：判断是否定时时间到，若到则检测设定值、检测温度值、温度显示与控制等。

由此可编出主程序和中断服务子程序,见图4、图5。

3 控制系统温度检测程序设计
温度检测程序的功能是连续进行4次A/D转换，求取转换结果的平均值， A/D转换采用查询方式。

为保证数据的可靠性，采用均值滤波法进行软件滤波[6]。

图4 控制系统主程序框图图5 控制系统温度检测定时中断服务程序框图
温度控制程序的功能是将温度的检测值与设定值作比较，如果检测值大于设定值
2 ℃，则关闭一台加热管；如果检测值大于设定值5 ℃，则关闭2台加热管；否
则不调节。

如果检测值小于设定值，则重新启动加热管1，2，以保证继续加热。

A/D转换器采用AD0809芯片，考滤到计算调试和编程方便，取00H～FFH对应0～5 V和0～128 ℃，即每对应于1 ℃，数字量为02H，模拟电压量为0.039
V/℃[7],调试时,当温度为0 ℃时,调节RP1,使运放输出电压为0 V,AD0809转换后的数字量为00H,当温度为128 ℃时,调节RP2,使运放输出电压为5 V,AD0809转
换后的数字量为FFH。

4 结语
该控制系统与PLC控制相比较，无须增加新的电路，就能对温度进行检测、转换
和显示，在软件算法设计上采用滤波技术，在硬件的输出电路上采用光电耦合器件，实现光电隔离，防止接触器吸合过程中的电弧干扰。

该控制系统用在滤油机上已获得了良好的使用效果，产生了较好的经济效益和社会效益，具有很好的推广价值。

参考文献
[1] 杨振江.A/D、D/A转换器接口技术与实用线路[M].西安：西安电子科技大学出版社,1996.
[2] 沙占文.智能化集成温度传感器原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2003.
[3] 赵继文.传感器与应用电路设计[M].北京:科学出版社,2002.
[4] 窦振中.单片机外围器件实用手册[M].北京：北京航空航天大学出版社,1998.
[5] 高峰.单片微机应用系统设计及实用技术[M].北京：机械工业出版社,2004.
[6] 李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版
社,1993.
[7] 杜树春.单片机应用系统开发实例详解[M].北京:机械工业出版社,2007.
[8] 李新平.电子设计自动化技术[M].北京：高等教育出版社,2002.
[9] 韩全力.微机控制技术及应用[M].北京：机械工业出版社,2002.
[10] 何宗彬.8位单片机开发——技术、技巧与规范[M].北京:机械工业出版
社,2008.。