多点温度智能控制系统在波纹管生产中36

1、多点温度智能控制系统多点温度智能控制系统在波纹管生产中的应用在波纹管生产中的应用 指导教师:崔利娜 学生:于慧目录目录一、绪论一、绪论二、整体方案设计二、整体方案设计三、硬件电路设计三、硬件电路设计四、软件设计四、软件设计五、总结五、总结第一章绪论第一章绪论波纹管的加工过程波纹管的加工过程 1）. 管材成型管材成型(混合筛后粉料-向挤出机上料-挤出机加热塑化-挤出机头分流-压缩成双层薄壁管状-在模块与定径套间由压缩空气吹涨-内外壁成型-冷却水次序却定型-连续牵引管材脱模。) 2）. 管材切断管材切断(成型机匀速出管-切割机夹具卡紧并同行-切割刀盘旋转并进刀-切割管材-刀盘复位-夹具松开复位-小

2、车回位等待下一指令。)3）. 扩口加工扩口加工 (切断后管材送入扩口机-扩口端诈转加热-扩口端扩口、冷却定型-管材移下入库。)系统研究的目的和意义系统研究的目的和意义l目的目的:本设计拟采用单片机完成对双壁波纹管生产过程中的挤出机温度的控制。通过对该生产过程的自动化改造，将会使生产工艺得到优化、产品质量及管理水平得以提高。l意义意义: a.a. 提高产品质量 b.b. 解决因人为操作而造成的问题，提高生产效率。 c.c. 实现整个生产过程的工业网络化，提高生产管理水平。 3. 国内外研究现状国内外研究现状l1. 设备的制造精度、外观和性能上和国外的设备明显不在一个档次 。l2.在挤出机的温度控

3、制方面，国内的许多厂商由于技术和投资，以及在控制器的选择，温度传感器的选择，A/D转换和D/A转换方面的选择存在很多的技术方面的考虑不周全，而导致生产的产品精度和质量上达不到使用的要求，寿命很短等弊端，而国外在这个问题上已经得到很好的解决。 4.系统主要技术指标系统主要技术指标l测量范围：0140l控制精度：0.5l采样点数：32点l循环采样时间：60秒l实时时钟：12小时l显示位数：8位显示l传输内容：通道数、温度、仪器号l其他：具有上位机的通讯功能第二章第二章 总体方案设计总体方案设计1.1.系统总体控制方案系统总体控制方案A/D转换器单片机D/A转换器执行机构显示键盘输入温度传感器第二章

4、第二章 总体方案设计总体方案设计2.2.控制器的选择控制器的选择可以做系统控制器的有：单片机、PLC、工控机。 由于PLC兼容性比较差 ,工控机存储量比较小且造价较高。所以本系统采用单片机作为控制器。3.3.检测元件的选择检测元件的选择 由于热电偶在中低温域测温不准确、热电阻易受外部环境影响导致工作性能不稳定。 本系统采用集成温度传感器作为检测元件。第二章第二章 总体方案设计总体方案设计4.4.输入通道方案设计输入通道方案设计 要将温度传感器采集到的模拟信号传达到单片机中进行数据的分析，必须将模拟信号转换成为单片机可识别的数字信号。 因此，A/D转换器是系统中必不可少的重要环节。5.5.输出通

5、道方案设计输出通道方案设计 因为执行机构接受的是模拟信号，所以要将控制器的控制信号传递给执行单元，必须把数字控制信号转换成为模拟信号。因此，D/A转换器是系统中必不可少的重要环节。第二章第二章 总体方案设计总体方案设计6.6.外部接口设备的选择外部接口设备的选择l显示设备 可以做显示设备的有：LED,CRT,LCD。LCD故障率高 ，CRT其抗干扰能力差，而LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面更有优势。 因此，本系统采用LED作为显示设备。l键 盘 键盘可分为独立式键盘行业矩阵式键盘两种。由于本系统需要按键数量较多，因此采用矩阵式键盘 。 第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计1.控制

6、单元设计 本系统采用8751作为主控制器。l最小系统设计 单片机的最小系统包括时钟电路和复位电路。 时钟电路中，晶振采用6MHz晶振，电容选用30PF。 复位电路采用按键手动复位。第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计l最小系统连接图第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计2.信号检测电路设计 本系统信号检测元件采用集成温度传感器AD590。4.前向通道电路设计 本系统采用CD4067多路模拟开关进行通道数的选择。第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计l本系统采用ADC08098位A/D转换器进行A/D转换。第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计l5.后向通

7、道设计第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计6.执行机构 本系统采用晶闸管三相调功模块控制挤出机的加热元件。 第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计7. 扩展芯片81558155有两个8 位、一个6位的可编程并行I/O接口和一个14位的计数器，与8751单片机接口简单，是单片机应用系统中广泛使用的芯片。8.外围设备接口电路设计 本系统采用采用共阴极LED，工作在动态显示方式，显示的位数设有8位。第一，二位显示通道数，第三到六位显示检测温度值，第七，八位显示仪器号。键盘采用矩阵式键盘，外接8x2键盘，键盘由16个键组成 。第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计EA/VP31X119X218RES

8、ET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10 8 75 1AD012PA021AD113PA122AD214PA223AD315PA324AD416PA425AD517PA526AD618PA627AD719PA728PB029CE8PB130RD9PB231WR10PB332IO/M7PB433ALE11PB

9、534PB635PB736TMROUT6PC037PC138TMRIN3PC239PC31PC42RESET4PC55 8 15 512345678910111213141516 7 40 70 .2 K*8 5 .1 K 5 .1 K 0 1 2SW-PB3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp 1 abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp2 abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp3 abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp4 abfcgdeD

10、PY1234567abcdefg8dpdp5 abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp6 abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp7 abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp8 0 .2 2 K 2 K 2 2U K2 VCCVCCVCCVCC0 .2 2 K 2 K 2 2U K1 1 2M 3 0 P 3 0P VCC第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计9.电源电路设计 本系统需要用到+5V、12V直流稳压电源。第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计10.串行接口RS232 本系统采用的是串行接口RS232，目前RS-232是PC机与

11、通信工业中应用最广泛的一种串行接口。 第四章 软件设计 本程序采用模块化设计方法，主要包括：主程序模块、数据采集即处理子程序模块、控制算法子程序模块、键盘显示程序模块等。 本程序采用汇编语言编写程序 。1.主程序设计主程序设计 主程序主要实现：系统初始化、中断初始化、定时器初始化以及键盘显示子程序的调用等功能。 开始初始化调键盘显示子程序启动A/ D转换调数据采集及处理子程序显示温度YNPI D控制D/ A转换结束有键按下?检测值=设定值?NY第四章 软件设计2.数据采集子程序 本系统采用的是定时采样，采样的周期为60S。利用单片机的定时器定时时间到进入中断程序，进行数据的采集 。开始设置T0

12、为方式1设中断次数为10清计时单元开中断启动T0调用显示子程序第四章 软件设计3.数字滤波子程序 为了提高系统数据采集的可靠性，本系统中采用中值滤波的方法进行数据的处理。开始I = 循环初值1J = I + 1S ( I ) = S ( J )S ( I ) 与S ( J ) 互换J = J + 1J nI = I + 1I n + 1D A = 中间值返回YNNYY第四章 软件设计4.控制算法的选择 本系统采用增量式数字PID控制算法，采用的PID参数整定的方法是试凑法。 离 线 计 算 系 数 a0、 a1、 a2置 e（ i-1） =e（ i-2）输 入 r（ k） 、 y（ k）计 算

13、 e(k)=r(k)-y(k)计 算 控 制 增 量? u（ k）输 出? u（ k）e(i-2)?e(i-1)e(i-1)?e(i)开 始返 回5.动态显示程序 开 始显 示 器 缓 冲 区 指 针 置 初 值7 9 H = R 0扫 描 模 式 设 初 值0 1 H = R 3R 3 = 8 1 5 5 A 口取 显 示 数 据 查 表 转 换 为 段 码= 8 1 5 5 B 口延 迟 1 m s 显 示 缓 冲 器 指 针 R 0 加 1(R 3 ).5 = 1 ?R 3 左 移 一 位返 回6.键盘输入程序 开始有键闭合否?调用显示子程序延迟6ms二次调用显示子程序延迟12ms有键闭合否?判断闭合键号到堆栈闭合键释放否?输入键号到A返回NYYNNY第五章第五章 总结总结 本论文初步完成了波纹管挤出机温度控制系统的软硬设计。该系统是单闭环系统，整个过程需要多路模拟开关、温度传感器、A/D转换器、控制器、D/A转换器执行机构等设备。在做设计的过程中需要更深一步的了解这些器