基于MSP430的双组份高压聚氨酯发泡机的温度控制

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1、基于MSP430的双组份高压聚氨酯发泡机的温度控制摘要：详细介绍了以MSP430单片机为核心控制部件的双组份高压聚氨酯发泡机温度控制的设计，对温度控制的原理，控制策略及其改进都进行了详细的介绍，同时对系统的结构以及软件实现也作了细致的说明。该系统运用交流调功的方案取得了很好的控制效果，具有很好的稳定性和可靠性。关键词：发泡机；MSP430；聚氨酯DesignofMSP430basedtemperaturecontrolusedtobi-componenthigh-pressurepolyurethanefoamingmach

2、ineAbstract：AtemperaturecontrolsystemforfoamingmachinebyusingMSP430isreportedinthispaper.Theprincipleoftemperaturecontrolandthestrategyofthecontrolimplementationarestudied,thestructureofsystemandimplementationofthesoftwareisalsodesigned.Thepracticeprovedtheeffectiv

3、eness,credibilityandstabilizationofthissystem.Keyword：Foamingmachine　；MSP430　；Polyurethane1引言目前聚氨酯发泡机有高压发泡机和低压发泡机两种。低压发泡机只有提料泵一级加压，压力低，制造成本相对比较低，但其原料混合效果比较差，发泡质量不稳定，生产效率低，故障率高，且生产过程浪费大；而高压发泡机是由两台柱塞泵将两种发泡原料polyol和isocyanate泵到灌注枪头，在枪头中通过高压对射达到完全混合，故高压发泡机较之低压发泡机有更高的性能

4、和更高的生产效率[1]。本设备面向桥面聚氨酯喷涂领域。桥面用双组份聚氨酯涂料的A组份由蓖麻油、甘油、聚丁二烯、分子筛、CaO、Cr2O3等按比例充分混合制成，B组份为改性MDI。B与A充分混合，立即发生反应，从而制成聚氨酯涂料。涂层常温下数分钟固化，坚硬，能经受至少1h/200℃的高温，附着力良好，特别是疏水性与抗潮性优良，由此可大大减少涂层内产生的气泡。主要用于外表涂料，特别是混凝土表面涂装，可经受因车辆通行、气候、温度等起变化产生的应力，特别适于作桥面有沥青的混凝土桥盖板用涂料。在聚氨酯发泡过程中，温度和压力是两个关键量

5、。压力过低双组分不能充分混合并且影响发泡速度，过高则对整个设备提出了更高的工艺要求。温度对发泡速度亦有较大的影响，温度过高，反应速度加快，相应地要求其它设备和工艺与之相适应；温度过低，反应变慢、固化时间长，相应地影响生产效率[1,2,3]。因此在设计过程中根据工艺要求温度必须控制在65±1℃的范围内。本设计中压力可以通过设定气泵每分钟动作次数来改变，具有较高的灵活性；温度的控制通过两个固态继电器来实现的，采用PID控制，具有响应快、稳定性好的优点。2系统结构系统的结构图如图1：图1　系统结构图设计的要求为：气泵通过空气压缩机

6、供气，能够通过设置气泵每分钟的动作频率（默认为30n/min）来改变双组份的流量；每个加热器为由六个1KW的加热管并联在一起组成的加热箱，温度能够人为设定，并且能够稳定在设定值（默认为65±1℃），当外界干扰使温度超出此规定范围时能够迅速恢复，即具有快速响应性。本设计中采用的是MSP430系列单片机，它是美国TI公司推出的一款超低功耗功能强大的16位单片机，它分为31xx，32xx，33xx系列，在2000年TI公司又推出了Flash系列，本系统中采用的是MSP430F135单片机，它的硬件资源为：16K的程序存储器，512

7、B的数据存储器，一个高性能的八通道12位A/D转换器、一个温度传感器以及电池低压时的检测电路，两个带有多个捕获/比较寄存器的定时器（带多路PWM输出），一个看门狗，一个可实现同步、异步及多址访问的串行接口、一个模拟比较器，数个可实现方向设置及中断功能的并行输入、输出端口等。利用芯片内置的自动扫描功能，A/D转换器可以不需要中央处理器的协助而独立工作，并且将转换后的数据自动存入缓冲区，这样，中央处理器的工作负担就大为减轻。3温度系统设计3.1温度控制原理温度的控制即为对加热器两端电压的控制，一般对交流电压的调节分为调压和调功两

8、种。所谓交流调压就是指在每半个周波内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便的调节输出电压的有效值。这种调压方式广泛用于灯光控制和异步电动机的软启动，也用于异步电机调速，但是这种方法的缺点是会对电网电压造成谐波污染。交流调功和交流调压的电路形式是完全相同的，只是控制方式不同。交流调功不是在每个