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1、第21卷第1期大连海事大学学报Vol.21,No.loaanarene.1995年2月JournalfDliMitimUiversityFb1995单片机在电’炉温度控制系统中的应用谭克俊张忠选(轮机工程学院电子技术教研室)、,,〔摘要〕给出了单片机电炉温度控制系统软硬件的设计方法该系统是以两片8031单片机为核心采用。、、智能PID控制算法组成了一个主从式双机双工电炉炉温控制系统其特点是操作简便控温精度高可靠性好,可对多台电炉同时进行控制。:;D;温度控制系统关键词单片机PI:中图法分类号TP273。,电炉是工业热处理生产中广泛采用的一种设备由于工业电炉属于大滞后控制对象且,,加热功率很
2、大因此有效地提高炉温的控制精度不仅能保证工件热处理的质量而且能大大。,:降低能耗传统的电阻炉温度控制系统一般采用电位差计式控制方法其主要缺点是控温,。精度低且浪费能源特别是对控温精度要求高的热处理工件用传统方法是难以实现的本文,,提出的电炉微机群控系统的设计方法是以两片8031单片机为核心加上智能控制算法PID、,而,,。不仅控温精度高节约能源且功能齐全操作方便可靠性高本系统能对多达12区的多,。台电炉进行控制是一种替代传统方法的有效措施1硬件设计本系统是以两片8031单片机及外围接口电路构成了一个主从式双机双工电炉温度群控,1。系统硬件总体框图如图所示1.1管理系统硬件设计管理系统是由主
3、8031与键盘、显示器、打印机及报警电路所组成。其功能是管理整个系,、,,统的运行情况包括各个炉区恒温温度恒温时间的设定PID参数的选取及整定炉温的显、、。,示及打印以及超温出炉断偶等声光报警功能为了节省主CPU的时间键盘及显示部分.Intel8279〔汤刀忿勿口采用了可编程键盘/显示器打印机可以选用任何具有标准~并行的打:收稿日期1993一06一03大连海事大学学报21卷印机,可以定时及自动打印。.8:主’从电288炉700》’933:ll图1总体硬件框图,显示器采用了6个共阴极7段LED为了在不提高电源电压的同时增强显示器的亮度及,,。,稳定性本系统采用静态显示法其电路如图2所示这种方
4、法既可以充分利用8279的特点又能达到理想的显示效果。+SVLZ控制系统硬件设计8031及输入输出通道所组成,2控制系统由从门门n7口!二口其功能是实现采样通道的选择及切换、各炉区温度的采集以及根据PID算法输出量控制电炉加8。32.373_373_373云热功率其中采用了两片可编程并行接口芯片33GG,,8255A构成开关量输出通道分别完成采样通道931l.{。25l}的选择及控制电炉的通断电为了提高从8031的,利用率采用了定时器8253分别提供采样时间基。准及PID输出控制时间基准输出通道电路如图3所示。34·L3共用数据区电路设计本系统采用两片8031单片机构成主从式双机图2显示电
5、路图,,不仅能提高控制电炉的台数而且双工控制系统。、8031可以充分利用两片8031的外中断源主从两片的并行通信是由共用数据存贮区静态,RAM6116来实现的即主5031将由键盘,+干簧继电器输入的命令及参数放到RAM区从8031SV自季区,4N29]从RAM区中获取命令及参数完成相应’冬赞」电偶1,从的功能并将温度、时间等状态传送到接公用A/D月3l,。放大RAM区供主8031管理其电路如图4所l8255输入端,818示该电路既能保证主03对共用RAM0,区享有高优先权又能保证在任何时刻双井2‘N29机通信准确无误。釜;8255控制2软件设计本系统是由主从两片8031分别完成温图3803
6、1,从输出通道图度的管理及控制这里仅论述一下以从1期谭:克俊等单片机在电阻炉温度控制系统中的应用8031为核心的控制软件的设计方法。2.1基本PID算法按偏差的比例、积分和微分进行控制的PID算法是工业控制中应用最,广的一种控制算法本系统控制软件的核心也是PID算法。PID控制规律可写成:如下方程ut户et()=K〔()+J户一界1I己dtet__d()己一u。十1一万下J十Q王,u(t)为其中PID算法输;。u‘(t)=o时的控出量为;。图4共用数据区控制电路制作用(t)为给定量与;户,‘,J、。输出量之差KTT分别为比例积分和微分系数:将上述方程离散化可得···二+、一·生(,一K(T
7、+T些,+二头实亏华1‘己。。u(n,en一:一界丁+T二竺呈)+一1)=K(+又垫福I忿,。·(·)一、户〔·一1+二+(Ze。一1+e2un一荟令一一)〕+(一1)、.一、,(1++)K户(1+2oT己一了几一~少己一‘户e一,u又n一土夕头令一十八了一,u(n)为采样时刻n;u(nn;心。,e。一1,e,一2其中时的输出值一l)为采样时刻一l时的输出值分别,,。nn一n;为采样时刻1一2时的偏差值T为采样周期2.2
