基于現(xiàn)場總線的智能儀表溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計

隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的模擬儀表逐步讓步于智能化數(shù)字儀表，并具備數(shù)字化通信功能。
依據(jù)現(xiàn)場總線智能儀表技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計了基于現(xiàn)場總線的氧化鋯智能氧量分析儀，其溫度控制系統(tǒng)采用了專家PID控制原理，提高了加熱速度與準(zhǔn)確性。
1 總線智能氧量分析儀結(jié)構(gòu)
基于CAN總線的智能氧量分析儀以單片機(jī)C8051F040為中央控制器，系統(tǒng)擴(kuò)展的外圍電路及接口電路數(shù)量少，系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性較高，系統(tǒng)功能擴(kuò)展及軟硬件升級比較方便。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)見圖1。外圍硬件電路主要包括六部分：系統(tǒng)校正、數(shù)據(jù)采集、溫度控制、日歷時鐘、帶觸摸屏的液晶顯示、CAN總線接口。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

帶觸摸屏的液晶顯示器提供了一個強(qiáng)有力的人機(jī)接口，有關(guān)信號、可調(diào)參數(shù)都能在上面顯示和修改。本系統(tǒng)采用穩(wěn)壓電源，具有電源電壓的適用范圍大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點。主機(jī)是一種以單片機(jī)為基礎(chǔ)的智能儀表，所有的運(yùn)算、處理和控制都由軟件完成。氧電勢、溫度信號的輸人轉(zhuǎn)換和電流輸出的轉(zhuǎn)換采用模塊化元件。這些元件具有可靠性高、精度高的特點。由于使用的元件集成度較高，使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性提高，使用、維護(hù)和維修方便。氧電勢和溫度信號經(jīng)各自的處理模塊轉(zhuǎn)換成0～5V信號，并由多路開關(guān)和A／I）轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，單片機(jī)根據(jù)“能斯特”公式計算出氧量。系統(tǒng)設(shè)有PID溫度調(diào)節(jié)功能，并通過固態(tài)繼電器控制加熱爐。系統(tǒng)還設(shè)有組態(tài)開關(guān)，能使儀表工作在不同的方式下。