电加热炉温度PID控制算法

武汉理工大学《计算机掌握技术》课程设计说明书 基于PID电加热炉温度掌握系统设计概述机械等各类工业掌握中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的掌握对象，很难用数学方法建立准确的数学模型，因此用传统的掌握理论和方法很难到达好的掌握效果。掌握，可以提高掌握质量和自动化水平。800W220V沟通电供电，承受双向可控硅进展掌握。本设计针对一个温度区进展温度掌握，要求掌握温度范围1度。选择适宜的传感器，计算机输出学模型为：G(s)

KesdKd=50滞后时间=10秒

Ts1d1看门狗键盘LED看门狗键盘LED显示微型掌握机8路A/D转换ADC0809送PT100温度8路D/A转换DAC0832驱动执行机构加热电阻通信接口AT89S52报警提示系统硬件的设计热电偶传感器、温度变送器以及被控对象组成。系统硬件构造框图如下：图2-1 系统硬件构造框图2 武汉理工大学《计算机掌握技术》课程设计说明书 2-2系统电路图3 武汉理工大学《计算机掌握技术》课程设计说明书 电源局部本系统所需电源有220V沟通市电、直流5V电压和低压沟通电，故需要变压器、整流装置和稳压芯片等组成电源电路。电源变压器是将沟通电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将沟通电压变为脉动的直流电压。由平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动〔一般有+-10%左右的波动,还需要接稳压电路。稳78L05,5V掌握电路、测量电路和驱动执行电路中弱电局部使用。除此之外，220V沟通市阻功率的目的。采样测量局部承受三线制接法，采样电路为桥式测量电路，其输入量程为50~350°C，经测量电路采样后输出2~5V电压，再经模数转换芯片ADC0809进展转换，变为数字量后送入单片机进展分析处理。铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成肯定函数关系而制成的温度传感器,由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等,被广泛用于中温(-200℃～650℃)范围的温度测量中。PT100-50~600℃范围内具有其他任何温度传Pt电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中，依据电路中实测的AD值以查表方式计算相应温4 武汉理工大学《计算机掌握技术》课程设计说明书 度值。PT100中，承受了第一种方法，即桥式测温。测温原理：电路承受TL431和电位器VR1调整产生4.096V的参考电源；承受R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥〔其中R1＝R2，VR2为100Ω周密电阻〕，mV级的压差信号，这个压差信号经过运放LM324放大后输出期望大小的电压信号，该信号可直接连AD转换芯片。差动放大电路中R3＝R4、R5＝R6、放大倍数＝R5/R3，运放承受单一5V供电。设计及调试留意点：R1和R2的电阻值可以转变电桥输出的压差大小；转变R5/R3的比值即可转变电压信号的放大倍数，以便满足设计者对温度范围的要求放大电路必需接成负反响方式，否则放大电路不能正常工作。VR2也可为电位器，调整电位器阻值大小可以转变温度的零点设定，至109.885Ω时，温度的零点就被设定在了25℃。测量电位器的阻值了转变。论值小很多，实际输出信号为4.096*(R

/(R1+R

)-R

/(R1+R

))〔1〕Pt100

Pt100

VR2

VR2式中电阻值以电路工作时量取的为准。压波动造成VCC5 武汉理工大学《计算机掌握技术》课程设计说明书 到以VCC未发生波动时建立的温度-电阻表中查表求值时就不准确。驱动执行局部MOC3061来驱动。光耦驱动电路牢靠、体积小、等特点。所以在本系统设计中承受了带过零检测的光电隔离器MOC3061MOC3061是一片把过零检测和光耦双向可控硅集成在一起的芯片。其输出端的额定电压是400V，7500V15mA。2-2驱动执行电路中，当单片机的P2.0、P2.1、P2.2发出规律数字量为高电寻常，经过三极管放大后驱动光耦合器的放光二极管，MOC3061的输入端MOC30664脚尖电压稍稍P2.0、P2.1、P2.2为低电寻常，MOC3061截止，双向可控硅始终处于截止状态。驱动电路有关元件的选择R25，C10组成吸取电路，并接在双向可控硅的两极之间。吸取回路组成缓冲器。有了吸取回路，可控硅通断过程中电源电压的变化率受到R25，C10的限R25C10依据阅历公式6 武汉理工大学《计算机掌握技术》课程设计说明书 uF。R27为限流电阻，用来限制MOC3061的输出驱动电流，其数值为电源电压R27300欧。R26MOC3061在输出关断状态下也有小于或等于500mAR26分流消退这个电流对双向可控硅的影响，以防止双向可控硅误触发，提高了系统的牢靠性。在此电路中可以看出单片机的输出通道承受了MOC3061进展驱动有以下优点：P2.0、P2.1、P2.2以掌握加热电阻的工作与否。〔2〕MOC3061由于承受了过零触发电路大大简化了双向可控硅的触发电SCR一向掌握变为有用的数字脉冲掌握。MOC3061与双向可控硅实际组成了一个固态继电器，实现了无触电掌握。输出通道实现了光电隔离，防止了射电干扰。P2.0、P2.1、P2.2D/A转换电路，简化了接口电路。双向可控硅电路双向可控硅。双向可控硅的通断状况由掌握极栅极〔G〕MT1和MT2〔1.5V〕RC网络加以吸取。触发方式7 武汉理工大学《计算机掌握技术》课程设计说明书 〔阻断区〕转换到低阻态〔导通区〕可以用不同的方式实现。相应的分为四种方式：MT1MT2为正，掌握脉冲电压UgMT1为正MT1MT2为负，掌握脉冲电压UgMT1为负MT1MT2为正，掌握脉冲电压UgMT1为负MT1MT2为负，掌握脉冲电压UgMT1为正双向可控硅通常工作在掌握方式1〕和掌握方式2设计中，选择了掌握方式〔1〕和〔2。如同晶闸管的掌握极那样，双向可控硅的掌握极在触发后便失去了作用。I掌握沟通电压时，每次电源电压过零双向可控硅都会自动截止，所以双向可控硅每半个周期都需要重触发。400V4ABT136。利用单片机掌握双向可控硅的导通角。在不同时刻利用单片机给双向可控硅的掌握端发出触发信号，使其导通或关断，实现负载电压有效值的不同，以到达调压掌握的目的。具体如下：10ms进展一次过零触发信号，由此信号来到达与单片机的同步。P2.3口，由单片机对此口进展循环检测，然后进展延时触发。8 武汉理工大学《计算机掌握技术》课程设计说明书 掌握电路及程序流程图微处理器89C5189C51是一种带4K字节Flash可编程可擦除的高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件承受ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪耀存储器组合在单个芯片中，ATMEL89C51是一种高效微掌握器。单片机的抗干扰性设计。单片机干扰最常见的现象就是程序消灭不行逆状时，监控模块将重启系统。MAX1232微处理器监控电路给微处理器供给关心功能以及电源供电监控功能，当电源过电压、欠电压时，MAX1232将供给至少5%10%的容限。模数转换模块ADC08098A/D88位A/D转换器、三态输出锁存器及地址锁存译码器等组成。它允许8路模拟量分时输入，转换后的数字量输出是三态的〔总线型输出，可以直接与单片机数据总线连接。ADC0809承受+5V电源供电，外接工作时钟。当典型工作时钟为500KHz128us.74LS02，ADC0809进展读/6MHz/s的晶振，ALE66MHz/s74LS742500KHz的ADC0809CLK相连。ADDA、ADDB、ADDCP1口P1.0、P1.1、P1.2三位打算选择那一通道。的输出端相连。74LS02的两个输入端/WRP3.59 武汉理工大学《计算机掌握技术》课程设计说明书 电平，执行外部I/O口的写操作。OE端为高电平，8位转换数D0~D7输出到数据线上。只有P3.5和/RD同时为低电寻常，OE端I/O口读操作/RD为低电平。开头将PSW压栈A/D结果调显示程序-20%<结果<20%开头将PSW压栈A/D结果调显示程序-20%<结果<20%AD结果比较结果=0置位状态位F0关闭报警F0是否等于零结果>or<设定20%F0=0F0=0报警子程序调PID掌握算法程序N沟通电是否过零Y启动定时器T1N溢出标志TF1是否为零Y输出掌握量PSW出栈并返回3-1A/D转换完毕中断效劳程序流程图10 武汉理工大学《计算机掌握技术》课程设计说明书 LED显示模块8LED显示屏是最常用的显示器件，分为共阳极和共阴极两种形式。共LED将全部极管阳极接高电寻常，相应的字段就被点亮。LED数码管的显示方法动态显示的器件都在显示。静态显示次送的显示模型为止。这种显示占用机时少，显示牢靠。开头将数据转换为七段码开头将数据转换为七段码8255PA口译码选择显示位子程序返回3-211 武汉理工大学《计算机掌握技术》课程设计说明书 报警模块1后自动复位开头开头置报警位P3.4去除报警状态位F0子程序返回键盘模块

3-3报警子程序在本次设计当中，输入设备承受4*4描的任务是：首先推断是否有键按下。AFFH去除键抖动。10—20ms，再一次推断有无键按下，假设此时仍有键按下，则认为键盘上确实有键处于稳定闭合期。方法：对键盘逐行扫描。程序中需等闭合键释放后才对其进展处理。12 武汉理工大学《计算机掌握技术》课程设计说明书 通信模块机，进展同一协调和集中治理。RS-232承受的数据传20KB/s15m，RS-232也是目前最广泛使用的串行通信接口标准。RS232MAX232芯片是美信公司特地为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路,使用+5v电源供电。内部构造根本可分三个局部：第一局部是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、64+12v-12v两个电源，供给应RS-232其次局部是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14构成两个数据通道。其中13〔R1IN〕、12〔R1OUT〕、11〔T1IN〕、14〔T1OUT〕为第一数据通道。8〔R2IN〕、9〔R2OUT〕、10脚〔T2IN〕、7脚〔T2OUT〕为其次数据通道。TTL/CMOST1INT2INRS-232T1OUTT2OR2INTTL/CMOS数据后从R1OUTR2OU