單片機在溫度控制中的應(yīng)用

5）撥盤定值電路

用來設(shè)定工藝溫度。由3 位撥盤和專用I/O擴展芯片8243組成，3 位覆蓋了實際的溫度使用范圍，通過撥盤直接設(shè)定溫度值，利用撥盤內(nèi)部觸點的開合，分別把個、十、百、千位上預(yù)置的溫度送入8243芯片，然后根據(jù)單片機指令，把設(shè)定值送入8031內(nèi)存。

6）顯示電路

由74LS247七段譯碼器、74LS139雙二四線譯碼器、74LS05六倒向器各一片和四位LED顯示器組成。8031單片機把要顯示的熱電偶溫度信號通過P1.0~P1.3口送到74LS247，經(jīng)譯碼后送七段數(shù)碼顯示器，然后再由8031的P1.4~P1.5口輸出位選通信號，選通要顯示的位。四位顯示器從個位到千位依次輪番點亮，每位顯示時間1ms，顯示實際測量的溫度以及斷偶報警。

7）數(shù)模轉(zhuǎn)換電路

將PID運算的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，經(jīng)放大和V/I轉(zhuǎn)換后得到0~10mA的電流連續(xù)信號作為輸出控制。

8）RS-232通訊接口

如圖3所示，將單片機作為前端機進行數(shù)據(jù)采集或預(yù)處理，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路獲得與TTL電平兼容的信號電壓，最后通過RS-232通訊接口電路將采集的數(shù)據(jù)儲存到系統(tǒng)機內(nèi)[2]，以便今后查詢或備份。

4 控制規(guī)律的選擇與分析

1）被測對象的特征

本文熱處理爐的溫度要求在任何時間都保持定值（或在規(guī)定的誤差范圍以內(nèi)），但由于外界影響，例如，材料的加入、電源電壓的波動等，會使?fàn)t溫有一定程度的變化。

2）控制規(guī)律的選擇

根據(jù)被測對象的特征，必須選擇一種控制規(guī)律，使?fàn)t溫有變化趨勢時而被限制，本系統(tǒng)采用自整定PID調(diào)節(jié)。當(dāng)WDY-1溫控儀剛進入工作狀態(tài)時，有一個飛升機會，儀器將輸出100%，使?fàn)t子溫度按較陡斜率上升到給定值的80%左右(滿足快速性要求)，然后根據(jù)爐子的溫度變化率、溫度偏差以及純滯后的特點，直接按事先放置在內(nèi)存中的經(jīng)驗表格，查出對應(yīng)的PID參數(shù)，從而實現(xiàn)控制參數(shù)的自動整定過程，按PID運算并輸出，實現(xiàn)爐子溫度的自動控制(滿足無靜差要求)。同時，該整定過程還省去了儀器初始整定的麻煩，使用方便。

5 結(jié)束語

該溫控儀從設(shè)計到應(yīng)用，一直從實際出發(fā)，比如技術(shù)指標(biāo)、使用環(huán)境的要求等。實踐證明，WDY-1溫控儀控制精度比較高，而且節(jié)省人力，并設(shè)有超溫和斷偶報警，有問題立即就能發(fā)現(xiàn)。另外，該儀器與適當(dāng)?shù)膱?zhí)行器配合可與被測對象組成PID爐溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)[3]，通過自動調(diào)節(jié)，輸入電爐的電壓幾乎可以無慣性地作相應(yīng)的改變，使?fàn)t溫控制在設(shè)定值上。

6 參考文獻
[1]戴明楨、周建江編，微型計算機接口技術(shù)[M]，北京：航空工業(yè)出版社，1993
[2]孫育才編，單片微型計算機及其應(yīng)用[M]，江蘇：東南大學(xué)出版社，1987
[3]李均宜編，爐溫儀表與熱控制[M]，北京：機械工業(yè)出版社，1981