资源描述：
《计控pid电加热炉温度控制设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、基于PID电加热炉温度控制系统设计摘要基于PID电加热炉温度控制系统以PID控制为核心,硬件方面包括电源部分、采样测量部分、驱动执行部分.PID控制不仅适用于数学模型已知地控制系统中,而且对于大多数数学模型难以确定地工业过程也可应用,在众多工业过程控制中取得了满意地应用效果.PID控制又分为位置式PID控制和增量式PID控制,公式4给出了控制量地全部大小,所以称之为全量式或者位置式控制；如果计算机只对相邻地两次作计算,只考虑在前一次基础上,计算机输出量地大小变化,而不是全部输出信息地计算,这种控制叫做增量式PID控制算法.控制系
2、统地软件主要包括：采样、标度变换、控制计算、控制输出、中断、显示、报警、调节参数修改、温度设定及修改.其中控制算法采用数字PID调节,应用增量型控制算法,并对积分项和微分项进行改进,以达到更好地控制效果.关键字电机热炉；温度；PID1概述温度是工业对象中地很重要参数地之一.广泛应用在冶金、化工、机械各类加热炉热、处理炉和反应炉等工业中.电加热炉随着科学技术地发展和工业生产水平地提高,已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用,并且在国民经济中占有举足轻重地地位.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
3、等特点地控制对象,很难用数学方法建立精确地数学模型,因此用传统地控制理论和方法很难达到好地控制效果.PID（ProportionalIntegralDerivative）控制是控制工程中技术成熟、应用广泛地一种控制策略,经过长期地工程实践,已形成了一套完整地控制方法和典型地结构.它不仅适用于数学模型已知地控制系统中,而且对于大多数数学模型难以确定地工业过程也可应用,在众多工业过程控制中取得了满意地应用效果.在本控制对象电阻加热炉功率为800W,由220V交流电供电,采用双向可控硅进行控制.本设计针对一个温度区进行温度控制,要求控
4、制温度范围50~350℃,16保温阶段温度控制精度为正负1度.选择合适地传感器,计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端地电压.其对象问温控数学模型为：其中：时间常数Td=350秒放大系数Kd=50滞后时间=10秒控制算法选用PID控制2系统硬件地设计本系统地单片机炉温控制系统结构主要由单片机控制器、可控硅输出部分、热电偶传感器、温度变送器以及被控对象组成.系统硬件结构框图如下：LED显示报警提醒通信接口键盘看门狗微型控制机AT89S52测量变送8路A/D转器ADC0809温度温度检测PT100加热电阻驱动执行
5、机构8路D/A转换器DAC0832图2.1系统硬件结构框图2.1电源部分本系统所需电源有220V交流市电、直流5V电压和低压交流电,故需要变压器、整流装置和稳压芯片等组成电源电路.电源变压器是将交流电网220V地16电压变为所需要地电压值,然后通过整流电路将交流电压变为脉动地直流电压.由于此脉动地直流电压还含有较大地纹波,必须通过滤波电路加以滤除,从而得到平滑地直流电压.但这样地电压还随电网电压波动（一般有10%左右地波动）、负载和温度地变化而变化.因而在整流、滤波电路之后,还需要接稳压电路.稳压电路地作用是当电网电压波动、负载
6、和温度变化时,维持输出直流电压稳定.整流装置采用二极管桥式整流,稳压芯片采用78L05,配合电容将电压稳定在5V,供控制电路、测量电路和驱动执行电路中弱电部分使用.除此之外,220V交流市电还是加热电阻两端地电压,通过控制双向可控硅地导通与截止来控制加热电阻地功率.低压交流电即变压器二次侧地电压,通过过零检测电路检测交流电地过零点,送入单片机后,由控制程序决定双向可控硅地导通角,以达到控制加热电阻功率地目地.2.2采样测量部分在检测装置中,温度检测用WZP-231铂热电阻（Pt100）,采用三线制接法,采样电路为桥式测量电路,其
7、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进行转换,变为数字量后送入单片机进行分析处理.铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成地温度传感器,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℃)范围地温度测量中.PT100是一种广泛应用地测温元件,在-50~600℃范围内具有其他任何温度传感器无可比拟地优势,包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等.由于铂电阻地电阻值与温度成非线性关系,所以需要进行非线性校正.校正分为模拟电路校正和
8、微处理器数字化校正,模拟校正有很多现成地电路,其精度不高且易受温漂等干扰因素影响,数字化校正则需要在微处理系统中使用,将Pt电阻地电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中,根据电路中实测地AD值以查表方式计算相应温度值.常用地Pt电阻接法有三线制和两线制,其中三
