多点温度智能控制系统在波纹管生产中

多点温度智能控制系统在波纹管生产中应用

指导教师:崔利娜学生:于慧第1页目录一、绪论二、整体方案设计三、硬件电路设计四、软件设计五、总结第2页第一章绪论

１．波纹管加工过程1）.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(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-小车回位等候下一指令。)

3）.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。)第3页

２．系统研究目标和意义

目标:本设计拟采取单片机完成对双壁波纹管生产过程中挤出机温度控制。经过对该生产过程自动化改造，将会使生产工艺得到优化、产品质量及管理水平得以提升。意义:a.

提升产品质量

b.处理因人为操作而造成问题，提高生产效率。

c.实现整个生产过程工业网络化，提升生产管理水平。

第4页3.国内外研究现实状况

1.设备制造精度、外观和性能上和国外设备显著不在一个档次。2.在挤出机温度控制方面，国内许多厂商因为技术和投资，以及在控制器选择，温度传感器选择，A/D转换和D/A转换方面选择存在很多技术方面考虑不周全，而造成生产产品精度和质量上达不到使用要求，寿命很短等弊端，而国外在这个问题上已经得到很好处理。第5页4.系统主要技术指标测量范围：0~140℃控制精度：±0.5℃采样点数：32点循环采样时间：60秒实时时钟：12小时显示位数：8位显示传输内容：通道数、温度、仪器号其它：含有上位机通讯功效第6页第二章总体方案设计1.系统总体控制方案第7页第二章总体方案设计2.控制器选择

能够做系统控制器有：单片机、PLC、工控机。因为PLC兼容性比较差,工控机存放量比较小且造价较高。所以本系统采取单片机作为控制器。3.检测元件选择

因为热电偶在中低温域测温不准确、热电阻易受外部环境影响造成工作性能不稳定。本系统采取集成温度传感器作为检测元件。第8页第二章总体方案设计4.输入通道方案设计

要将温度传感器采集到模拟信号传到达单片机中进行数据分析，必须将模拟信号转换成为单片机可识别数字信号。所以，A/D转换器是系统中必不可少主要步骤。5.输出通道方案设计

因为执行机构接收是模拟信号，所以要将控制器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。所以，D/A转换器是系统中必不可少主要步骤。第9页第二章总体方案设计6.外部接口设备选择显示设备

能够做显示设备有：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。所以，本系统采取LED作为显示设备。键盘

键盘可分为独立式键盘行业矩阵式键盘两种。因为本系统需要按键数量较多，所以采取矩阵式键盘。第10页第三章硬件电路设计1.控制单元设计本系统采取8751作为主控制器。最小系统设计

单片机最小系统包含时钟电路和复位电路。时钟电路中，晶振采取6MHz晶振，电容选取30PF。复位电路采取按键手动复位。第11页第三章硬件电路设计最小系统连接图第12页第三章硬件电路设计2.信号检测电路设计

本系统信号检测元件采取集成温度传感器AD590。第13页4.前向通道电路设计

本系统采取CD4067多路模拟开关进行通道数选择。第三章硬件电路设计第14页第三章硬件电路设计本系统采取ADC08098位A/D转换器进行A/D转换。第15页第三章硬件电路设计5.后向通道设计第16页第三章硬件电路设计6.执行机构

本系统采取晶闸管三相调功模块控制挤出机加热元件。第17页第三章硬件电路设计7.扩展芯片81558155有两个8位、一个6位可编程并行I/O接口和一个14位计数器，与8751单片机接口简单，是单片机应用系统中广泛使用芯片。8.外围设备接口电路设计

本系统采取采取共阴极LED，工作在动态显示方式，显示位数设有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。键盘采取矩阵式键盘，外接8x2键盘，键盘由16个键组成

。第18页第三章硬件电路设计第19页第三章硬件电路设计9.电源电路设计

本系统需要用到+5V、±12V直流稳压电源。第20页第三章硬件电路设计10.串行接口RS232

本系统采取是串行接口RS232，当前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛一个串行接口。第21页第四章软件设计本程序采取模块化设计方法，主要包含：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。本程序采取汇编语言编写程序。1.主程序设计

主程序主要实现：系统初始化、中止初始化、定时器初始化以及键盘显示子程序调用等功效。第22页第23页第四章软件设计2.数据采集子程序

本系统采取是定时采样，采样周期为60S。利用单片机定时器定时时间到进入中止程序，进行数据采集。第24页第25页第四章软件设计3.数字滤波子程序

为了提升系统数据采集可靠性，本系统中采取中值滤波方法进行数据处理。第26页第27页第四章软件设计4.控制算法选择

本系统采取增量式数字PID控制算法，采取PID参数整定方法是试凑法。第28页第29页5.动态显示程序

第30页6.键盘输入程序

第31页第五章总结

本论文初步完成了波纹管挤出机温度控制系统软硬设计。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。在做设计过程中需要更深一步了解这些器件原理、结构以及应用；软件设计是要选择详细方案，选择更适合生产算法。在该设计中我选取了单片机。经过单片机对执行机构控制实现了挤出机多点温