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井式爐溫度測量系統的工作原理及設計

2021-04-20

主機(上位機)為集中控制，由工控機承擔。下位處理器以89651單片機為核心，有2個(gè)單片機，1#機用于27路的自動(dòng)溫度檢測系統，2#機用于溫控系統。采用這種方法，不僅可以實(shí)現人機界面和數據計算，而且利用了微處理器具有較強的實(shí)時(shí)控制能力的優(yōu)點(diǎn)。
該系統以89651單片機為核心，采用了溫度傳感器、1個(gè)27路多路開(kāi)關(guān)、1個(gè)12位模/數轉換電路、1個(gè)采樣保持電路等構成。將溫度由傳感器轉換成電信號送到變送器，由變送器輸出到采樣/保持(S/H)電路，再由A/D轉換器轉換成數字信號送到單片機中進(jìn)行處理。27路測溫系統采用并行的變送器電路，可以同時(shí)對多點(diǎn)溫度進(jìn)行快速、準確的測溫，但是每個(gè)溫度傳感器都連接到一個(gè)變送器上，使得整個(gè)系統的成本很高，功耗也很大。
井式爐溫控制系統采用89C51單片機為核心，包括1套模/數轉換電路、1套模數轉換電路等。因為27路熱電偶共享一臺變送器，所以系統在換路時(shí)電路需要有、個(gè)過(guò)渡時(shí)間，適當配置阻容值，增加每路測溫時(shí)間就可以解決這個(gè)問(wèn)題。采用JAG一4型多觸頭繼電器，保證接觸可靠，減少接觸電阻，測量系統成本對前一種測量系統大大降低，功耗也大大降低，雖然在該系統中采用了r非線(xiàn)性化補償電路，但在實(shí)際應用中，由于各種因素的影響，輸出量與輸出量之間的關(guān)系并不完全是線(xiàn)性的，作為溫度傳感器的熱電偶，其參數分散度很大，誤差較大，應采用定措施進(jìn)行非線(xiàn)性補償，消除傳感器參數分散給系統帶來(lái)的誤差折線(xiàn)法是一種常用的非線(xiàn)性補償方法。最后，在實(shí)際測量過(guò)程中，通過(guò)測得熱電偶的輸出信號f，根據“它屬于哪一段直線(xiàn)方程”來(lái)判斷它屬于哪一段直線(xiàn)方程，再根據該直線(xiàn)方程來(lái)確定溫度r。因此，對于任何測量到的信號，在測量范圍之內)，根據所求的分段線(xiàn)性方程，可求出相應的物理量，該系統測溫精度在士1℃，完全滿(mǎn)足所設計的要求，如不用折線(xiàn)法，只用一段直線(xiàn)來(lái)擬含，其測量誤差達士4℃，可見(jiàn)，采用折線(xiàn)法補償的精度比不用折線(xiàn)法的精度要高，而日.對于折線(xiàn)法，隨著(zhù)分段的逐步提高，擬合精度也逐步提高。該系統測溫時(shí)間為0.2s，需要Ss完成27路循環(huán)采集，可以滿(mǎn)足工藝要求。
通過(guò)傳感器，將溫度信號轉換成電信號，再經(jīng)模/數轉換到89051單片機上。通常的溫度控制系統是一個(gè)大滯后系統，單純的滯后會(huì )導致系統的不穩定。實(shí)際應用表明，傳統PID控制質(zhì)量較差，難以達到滿(mǎn)意的控制效果。本文采用模型參考自適應法對人工氣候室溫度進(jìn)行控制。在模型參考自適應控制系統的設計中，有兩種主要方法：局部參數優(yōu)化法和穩定J險理論法。采用局部參數優(yōu)化方法設計的自適應控制系統，一般形式簡(jiǎn)單，易于實(shí)現，但系統往往不穩定。對于自適應控制系統，穩定性是基本要求，不穩定系統不能正常工作，用穩定性理論方法設計的系統必須是穩定的。

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