烤箱连续温度控制系统

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烤箱连续温度控制系统................................... 错误!未定义书签。１设计概述ﻩ错误!未定义书签。

1.1任务分析ﻩ错误!未定义书签。

１.２整体方案......................................... 错误!未定义书签。

2.１系统硬件设计ﻩ错误!未定义书签。

２．1.１8155接口电路ﻩ错误!未定义书签。

2.1.2 A/D转换电路ﻩ错误!未定义书签。

２.1.3温度检测..................................... 错误!未定义书签。

2.1.４电阻炉........................................ 错误!未定义书签。

2.1．5电力电子装置ﻩ错误!未定义书签。

２.２系统软件设计.................................... 错误!未定义书签。

２．2.1 主程序...................................... 错误!未定义书签。

２.２.2 Ｔ0中断服务程序ﻩ错误!未定义书签。

3控制过程说明.......................................... 错误!未定义书签。３.1环节分析......................................... 错误!未定义书签。３.2调节规律ﻩ错误!未定义书签。

3.３干扰分析ﻩ错误!未定义书签。

3.４ PID控制ＭＡＴＬAB仿真及参数整定ﻩ错误!未定义书签。

参考文献ﻩ错误!未定义书签。

烤箱连续温度控制系统

摘要

自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着电力电子和单片机技术的飞速发展，通过芯片对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。随着国民经济的发展，人们需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。

传统的温度采集方法不仅费时费力,而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。温度是工业对象中的一个重要的被控参数。然而所采用的测温元件和测量方法也不相同;产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。传统的控制方式以不能满足高精度,高速度的控制要求。

近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制,模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便,而且使产品的质量更好，降低了产品的成本,提高了生产效率。本系统所使用的加热器件是电炉丝，功率为三千瓦，要求温度在400~１０00℃。静态控制精度可以达到2.43℃。

本设计主要有四部分组成：(1)单片机控制器设计；（2)电力电子控制装置;(3）温度检测变送部分

1设计概述

1．１任务分析

电烤箱是一种应用广泛的食品加工设备．电烤箱本身是个热容系统,具有大纯滞后和大惯性 ;由于家用烤箱的外壳很薄，封闭性不好 ,与环境温差越大散热越快 ,具有非线性 ;同时对象的参数还受箱内食品种类和数量的影响。

电阻炉是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔化工件和物料的热加工设备。

电阻炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成。炉体由炉壳、加热器、炉衬(包括隔热屏）等部件组成。电气控制系统包括电子线路、微机控制、仪表显示及电气部件等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷却系统等，虽炉种的不同而已。系统结构采用如下

图1 系统结构框图

如图１所示,该系统为单闭环控制系统。系统由控制器，执行器,被控对象,检测变送装置构成。其中温度控制器及比较环节可以由单片机构成;电炉温度主要是由其电流来决定，因此可以利用电力电子装置组成电流可控的执行装置;检测变送器则可以用热电偶及相关信号处理电路来构成。对于该系统而言,冷工件进入电炉加热时对电炉温度造成的影响是系统的主要干扰因素。

1．２整体方案

由单片机完成温度测量、控制，显示等功能。用温度传感器测量温度值,其选用AD５9０，经过运算放大器组成的信号调理电路变成0—5V电压信号,由A/Ｄ转换器转换为数字信号，送入单片机。单片机的数字信号经过Ｄ/A转换器转换成模拟量,由运算放大器电路变成0—5V电压信号，控制固态继电器的导通角,进而控制被控对象的输出功率。

由单片机完成温度测量、控制,显示等功能。用温度传感器测量温度值，其选用标准铂电阻pt100,经过运算放大器组成的信号调理电路变成0—5V电压信号,由Ａ/D转换器转换为数字信号,送入单片机。单片机的数字信号经过D/A转换器转换成模拟量,由运算放大器电路变成０—５V电压信号，控制固态继电器的导通角,进而控制被控对象的输出功率。

2设计实现

２系统硬件设计

电烤箱温度控制系统是以MS-5ｌ单片机为控制核心,辅以采样反馈电路,驱动电路，晶闸管主电路对电炉炉温进行控制的微机控制系统。其系统结构框图可表示为：系统采用单闭环形式，其基本控制原理为:将温度设定值(即输入控制量)和温度反馈值同时送入控制电路部分，然后经过调节器运算得到输出控制量,输出控制量控制驱动电路得到控制电压施加到被控对象上,电炉因此达到一定的温度。

图2 控制电路的设计

2.１ 8１５5接口电路

８155芯片内具有256个字节的RAM，两个8位、一个16位的可编程I/O口和一个1４位计数器。它与5１型单片机接口简单,是单片机应用系统中广泛使用的芯片。

图4 带有I/O接口和计时器的静态ＲAM８155

8155用作键盘/ＬED显示器接口电路,当IＯ/M为高电平时，81５５选通片内的Ｉ/O 端口。Ａ,B,C三个口可以作为扩展的I／O口使用,MＣS-5１单片机的PO口与８1５５的给定值8051控制电

路

驱动电

路

晶闸管

主电路

控制

对象

输出

温度

采样电路