PID電加熱爐溫度控制系統(tǒng)簡(jiǎn)要說(shuō)明

1、電加熱爐溫度控制系統(tǒng)簡(jiǎn)要說(shuō)明1.1系統(tǒng)原理加熱爐是將物料或工件加熱的設(shè)備。按熱源劃分有燃料加熱爐、電阻加熱爐、感應(yīng)加熱爐、微波加熱爐等。應(yīng)用遍及石油、化工、冶金、機(jī)械、熱處理、表面處理、建材、電子、材料、輕工、日化、制藥等諸多行業(yè)領(lǐng)域。加熱爐按爐溫分布，爐膛沿長(zhǎng)度方向可分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段。單片機(jī)的溫度控制是數(shù)字控制系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用。本系統(tǒng)所使用的加熱爐為電加熱爐，爐絲功率為3kw，系統(tǒng)要求爐膛恒溫，誤差為士2C，超調(diào)量可能小，溫度上升較快且有良好的穩(wěn)定性。單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)是以AT89C51單片機(jī)為控制核心，輔以采樣反饋電路，驅(qū)動(dòng)電路，晶閘管主電路對(duì)電爐爐溫進(jìn)行控制的微機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的

2、原理框圖如圖1所示，其基本控制原理為：用鍵盤將溫度的設(shè)定值送入單片機(jī)，啟動(dòng)運(yùn)行后，通過(guò)信號(hào)采集電路將溫度信號(hào)采集到后，送到A/D轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行PID控制運(yùn)算，將控制量輸出，控制電阻爐的加熱。1-2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.3文字說(shuō)明控制方案給定一個(gè)值送到8031控制電路，由8031控制電路產(chǎn)生信號(hào)，送到驅(qū)輸出所需的溫這樣就是一個(gè)循動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)晶閘管主電路，主電路控制被控對(duì)象，度，最后采集電路把采集來(lái)的溫度送到8031控制電路環(huán)。1.4硬件系統(tǒng)概況本系統(tǒng)是采用以AT89C51單片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)，通過(guò)溫度傳感器采樣實(shí)時(shí)溫度，并通過(guò)變送器將溫度最終轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)通過(guò)

3、A/D轉(zhuǎn)換器0808將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入單片機(jī)與給定值進(jìn)行比較，通過(guò)運(yùn)用PID算法得出控制結(jié)果，送顯示并進(jìn)行控制?？傮w設(shè)計(jì)方案見如圖1-2所示。圖1-2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖1.5Protues7軟件概況PROTUES是一種基于標(biāo)準(zhǔn)仿真殷勤SOICE3F5的混合電路仿真工具，既可以仿真模擬電路，又可以仿真數(shù)字電路以及數(shù)字、模擬混合電路，其最大特色在于能夠仿真基于控制器的系統(tǒng)。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到

4、單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯。其程序界面如圖5-1所示。CPIJIEBUNTITLED-ISISProfessional3i3馮泊BLi隕凍iMj京組耳圖5-1Protues7工作界面ri-

5、(Fj音吾w嶄繭白iSi.T)11Rootsheet1PROTUES軟件的功能特點(diǎn)介紹如下：原理布圖PCB自動(dòng)或人工布線SPICE電路仿真革命性的特點(diǎn)：互動(dòng)的電路仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM,ROM,鍵盤，馬達(dá)，LED,LCD,AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。仿真處理器及其外圍電路?？梢苑抡?1系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Protues建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。同時(shí)它還具有4大功能模塊：智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS），完善的電路仿

6、真功能（Prospice），獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM），實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)。Protues提供了豐富的資源：1Protues可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫(kù)。2Protues可提供的仿真儀表資源：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，Protues還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高