基于FPGA的气压热成型机温控系统设计.pdf

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1、技术在I业现场中进行了调试实验，各项技术指标都达到了设计要求。关键词：气压热成型机；FPGA；模糊PID中图分类号：TP273+．4文献标识码：A文章编号：1009—9492f20I1)12—0030—04DesignofTemperatureControlSysteminThermoformingMachineBasedonFPGALUOQing-qing，YEZhen—bo，SITUChun-hui，HONGTing-lei(1．GuangdongDesignerMachineryCo．，Ltd，Shantou515061

2、，China；2．Xi’anJiaotongUniversity，Xian710049，China)Abstract：AnewdesignoftemperaturecontrolsysteminthermoformingmachinebasedOilFPGAisintroduced．EachmoduleShardwaredesignschemeandsoftwareflowchartwerepresented．AdebuggingtestwasconductedOilthissystemintheindustrialfield

3、andeachtechnicalindexmetthedesignedrequirement．Keywords：thermoformingmachine；FPGA；fuzzyPID1前言按一定的算法加热从它们中间输送的塑料片材。气压热成型机是将热塑性塑料片材加热至软在加热瓦片组中间安装几个采温探头，用于采集化，在气体压力下，采用适当的模具而使其成为加热区间的环境温度，并反馈到温控系统中。制品，同时能依照一定的程序重复生产循环，制造完全相同产品的一种塑料加工成型设备。气压热成型机温控系统是气压热成型机工作的关键部’●上加热瓦片．

4、_一"lmsl’一’分，直接影响着气压热成型机成型的效果。在此!．．’fI．、．il．¨、．。蜀之前的温控系统一般都是采集加热瓦片的中心温f度，并根据瓦片温度进行温度控制。这样采集回—一一—一——一—一j-1l下加热f瓦片I●E一Jlr来的温度与加温片材的温度相差甚远．而且片材温度的变化也不能及时反映到采集回来的温度上，图1气压热成型机结构丁程图具有明显的滞后性。通过改良，本系统通过直接采集少量的加温片材周围的环境温度，实现对多图2为气压热成型机温控系统的总体框图。路温区的控制，既提高了控制温度的精度，又简系统通过采集模块采集

5、气压热成型机中加热区域化了控制。的温度，把温度的物理量变成信号的数字量，传2气压热成型机温控系统的工作原理递给主控模块。主控模块分析从采集模块中传递图1为气压热成型机的结构工程图。气压热过来的温度信号，并按一定的算法得到加温时间成型机中有上下两组加热瓦片。在成型过程中，数据最后由执行模块按主控模块计算出来的数收稿日期：2011—09—26测控技据执行相关加减温操作。同时，通过与人机界面3XC3S200同时作为主控模块，并行处理各种信进行实时交互，让操作者可以知道气压热成型机息。同时使用Xilinx公司的XCF02S芯片作为程的

6、实时情况，并作出相应操作来控制主控模块。序的存储芯片。出于和人机界面通讯的考虑，本与之前的1路温度信号控制1路温区的温控系统使用了MAX232和MAX488作为通讯的电平系统不同，本系统采集6路温度信号来控制48路转换芯片。图3为主控模块的具体框图。温区。在气压热成型机运行过程中，系统只采集关键位置的温度．并通过一定的算法得到相关温区的总体输出功率，并进行功率微调后输出到相关温区，使控制更直接有效。同时与之前温控系统不同．本系统采集的温度为加温区关键位置的环境温度，采集效果更加理想。图3主控模块的具体框图3-2采集模块图2温控

7、系统总框图采集模块由K型热电偶探头．K型温度变送器和AD转换芯片组成。3温控系统的硬件设计K型热电偶具有线性度好，热电动势较大．3．1主控模块灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，温控系统选用FPGA作为其主控芯片。FPGA价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气氛中广泛(Field—ProgrammableGateArray)，即现场可编程为用户所采用。它可以直接测量各种生产中从0℃门阵列。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中到1300~C范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路表面温度

8、。的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限SBWR型K型温度变送器是一种将温度变量的缺点。可以说，FPGA芯片是小批量系统提高转换为可传送的标准化输出信号的仪表，输入为系统集成度和可靠性的最佳选择之一。24V，输出为4～20mA，主要用于工业过程温度参本系统所选用的FPGA