PDF《试谈 电阻炉温度控制 系统 的改进》

2 8 I华东科技 发送的工艺参数,同时对工艺数据进行记录与保存 ,显示工艺曲线 和反映下位 机的工作状况 ,这样提供 了分析控温工艺 的有效手段 , 同时上位机 通过发送 和读 写命令对下位机 实现远程监控 . 2温度控制原理 系统中每台下位机都是独立 的温度控制 系统, 这种温度控制系 统的原理框 架图如下图所示 . 此控制 系统为一封 闭环 . 系统 的输 出量Y经采样放大 电路 、 模 数转换电路转变为数字量Y ,与设定温度R进行 比较,得到温差e= R ― Y .把e送入控制器, 运用 控制算法 ,求 出控制量u ,输 出通道 将控制量转 换为开 关量 ,控制继 电器的动作 ,从而控制 加热 阀开 关时间的长短,使温度达 到设定 的数值 .

3 系统技术指标 整个控制 系统最终达 到的技术指 标是在系 统中的各个环 节共 同作用下完成 的.每一个环节都 是不 容忽视 的 ,在一般 的情况下, 技术指标达到某个 限度后, 即使 要提 高一点点都是非常不容易 的, 为此可能要付出多达 几倍 的时间和经费 . 经 分析温度控制 系统 的实 际应用, 得到该系统精确 的技术指标如下 : 从机数量 :小于2 O 测温范 围:0 ―

1 1

0 0摄 氏度 测温误差 :上下浮动不超过0 .

4 摄 氏度 控 温误差 :上下浮动 不超过3摄氏度 通讯距离 : 小于1

5 0

0 米4系统下位机硬件设计 系统中的各下位机 需要 完成温度 的收集 、 数据 的处理 、 保存及 显示、控制输 出、与上位机互相通信等功能 . 其硬 件电路主要 设计 了主C P U模块、输入通道 、输出通道 、键盘、显 示和串行 通信等 几 个模块. 下位机 以8

9 C

5 2 单片机为工作核 心.一方面,单片机把实 时温 度测定值与原本设 定的期望温度 值进 行 比较分析,得 出偏差信 号, 然后根 据设定及 时切断或连通 加热设备, 从而使温度准 确的控 制 在设定值上 .避免发生不必要的差错.另一方面单片机 把测定得到 的相 关数据送去液 晶显示接 口显示,并判 断是否有报警 提醒 的需 要.与此 同时单片机又把测定得到的有关数据,通过通 信接 口传输 给上位机 ,上位机则会进 行显示、分析和 处理 .

5 下位机软件设计 下位机软件功能 :(1 ) 定时采集 电阻炉 内部 的温度值 ;

(2 ) 可 通过 串行接 口 给上 位机 发送运行参数 ;

(3 ) 接收上位机发送 的P I D 参数,计算控制输 出,精确控制 电阻炉内温度 :(4 ) 显示器显示实 测及理论温度 ;

(

5 ) 本地工作模式下, 由下位机完成工艺参数的设 置;

(6 ) 远程工作模式下,按接收到的上位机 命令进 行工作 . 工作模 块是下 位机的核心 部分,其 中控制算法 部分应用 了纯 滞后补偿 的增量式P I D 实现温度控制,P I D 的三个 参数 都是 由上位 机在 线整定 ,下位机在控 制和检测温 度的 同时向上位机 实时发送 工 艺数据, 以保证上位机能够实时记录和分析. 在远程工作模式下, 软件 采用查 询的方式访 问串行接 口, 按照上位机 发送 的各种 有效 的命令来运行操作 .由于系统采用集散式控制, 由上位机分别联络 各下位机 , 因而各下位机每接收到上位机发送来 的命令都要首先判 断出是否是 发给 自己的命令,如果 是则可 以作 出相应 的处理,若不是则将信 息清 除,不予理会 .远程工作模式下下位机 的本地键盘 起 不到任何 作用, 各 工艺数据 的设 置与修改 由上位 机发送 , 保存并 由上位机发送控制命令 . ( 下转第2