1.温度控制系统的硬件毕业论文设计
基于MCS-51单片机温控系统设计的电阻炉论文字数:17255.页数:42 论文编号:JD471
摘 要
近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用。 单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的。由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点。把单片机应用于温度控制中,采用单片机做主控单元,无触点控制,可完成对温度的采集和控制的要求。所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、机器人、工业控制等诸多领域,使产品小型化、智能化,既提高了产品的功能和质量,又降低了成本,简化了设计。
周期作业式的电阻炉,可供实验室、工矿企业、科研单位作元素分析测定和一般小型钢件淬火、退火、回火等热处理时加热用。原电阻炉需与温度控制器配套使用,由检测端的热电偶信号输送给温度指示调节仪,继而控制接触器对电阻炉供电,实现电阻炉温的测量、指示及自动控制。电阻炉温波动较大,控制精度低。
本文主要介绍单片机在电阻炉温控中的应用,对温度控制模块的组成及主要所选器件进行了详细的介绍。并根据具体的要求本文编写了适合本设计的软件程序。关键词:单片机;电阻炉;炉温;控制系统 目 录
摘要………………………………………………………………………………… Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 绪论…………………………………………………………………………1
1.1 课题背景……………………………………………………………………1
1.2 MCS-51系列单片机………………………………………………………2
第2章 总体设计电路图及工作原理…………………………………………… 5
2.1 总体方案设计………………………………………………………………5
2.2 电阻炉的单片机温控原理…………………………………………………7
第3章 系统硬件设计…………………………………………………………… 11
3.1 系统硬件电路设计……………………………………………………… 11
3.2 硬件设计电路原理图…………………………………………………… 13
3.3 各元件说明……………………………………………………………… 19
第4章 系统软件设计…………………………………………………………… 22
4.1 编程思路………………………………………………………………… 22
4.2 编程流程图……………………………………………………………… 23
第5章 MCS-51单片机温控电阻炉技术特性…………………………………… 25
总结………………………………………………………………………………… 26
致谢………………………………………………………………………………… 27
参考文献…………………………………………………………………………… 28
附录…………………………………………………………………………………29
附录1 硬件设计的电路…………………………………………………… 29
附录2 程序………………………………………………………………… 30
附录3 外文翻译…………………………………………………………… 38以上回答来自: /42-2/2774.htm
2.远程温度控制毕业论文怎么写
这个不能复制的 资料介绍] 文章从硬件和软件两方面介绍了以51为核心的单片机远程温度控制系统的设计思路,对硬件原理图和软件程序框图作了详细的描述。
首先介绍了当前温度控制领域的发展趋势和发展前景,接着进行整体方案确定,然后在设计过程中通过比较分析确定了元器件并对各部分选用的元器件进行了简单介绍。其中用到了单片机串行远程通信,对串口通信部分的特点、功能和设计进行了详细说明;在软件部分的设计中,根据整体要求划分出了各功能模块,系统整体由数据采集、中断处理、输出控制几部分组成。
文章采用PID算法控制电炉的通断时间,对PID算法进行了比较详细的说明。总的来看,整个设计有用件较少,功能较全,成本低等优点。
具有较强的实用性。 [目录] 第一章 绪论 第二章 方案论证 第三章 硬件系统的设计 第四章 软件设计 第五章 系统调试 [原文] 第一章 绪论 1.1 温度控制的现状和发展趋势 温度是工业对象中一个主要的被控参数,它是一种常见的过程变量,因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形,结晶以及空气流动等物理和化学过程。
温度控制不好就可能引起生产安全,产品质量和产量等一系列问题。温度控制是许多机器的重要的构成部分,它的功能是将温度控制在所需要的温度范围内,然后进行工件的加工与处理。
不论是在生活中还是在工业生产过程中,温度的变化对生活、生产的某些细节环节都会造成不同程度的影响,所以适时地对温度进行控制具有重要的意义。目前,市场上有很多比较先进的温度控制仪,如美国福禄克公司(Fluke Corporation)提供的紧凑式高准确度标准温度炉,能满足只有极少公司才可达到的IECIOIO 和CSA安全标准。
其500系列温控仪有以下特点:-45℃~670℃可选温度范围,温度稳定性为0.02℃,温度一致性为0.05℃,温度不确定性0.1℃,计算机接口包括RS-232标准配置,重量13.6kg,尺寸为318*203*267mm 。福禄克公司旗下的HART公司更是温度校准的恒温曹世界第一销量的公司,HART设计的独一无二的控制技术能够给出±0.0001的温度稳定性。
恒温槽设置点的超高分辨力可达到小数点后5位的高精度。另外,还有德国的Lauda公司生产的加热/冷却恒温浴槽、冷却器,温度控制精度可达正负0.01。
这些都是当今在温度控制领域研究出来的比较先进的产品,其势头还将一路发展下去,本领域的研究还将不断地进行,也必将会有更多、更加先进、经济的产品问世。 第二章 方案论证 2.1 系统功能、系统指标确定 本设计以实现课题基本要求为重点,力求在满足主要性能指标的基础上实现系统的最佳性能/价格比。
根据设计任务基本要求,本系统应具有以下几种基本功能: (1)可以进行温度设定,并自动调节水温到给定值; (2)可以实时显示给定温度与水温实测值; (3)可以调整PID控制参数,满足不同控制对象与控制品质要求; 。 。
[参考资料] 1 胡汉才.单片机原理及其接口技术.北京:清华大学出版社.1995 2 张毅刚.单片及原理及应用.北京:高等教育出版社.2005 3 何立民.单片机系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,1990 4 齐维贵,丁宝.单片微型机原理•接口•通信•控制.黑龙江:黑龙江科学技术出版社 5 钱寿宇,杜斌.微机通信技术.成都:电子科技大学出版社,1992 6 李朝青.单片及原理及接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1994 7 马宏杰,张思东等.微机通信原理与实用技术.北京:清华大学出版社,1994 8 陈明荧.8051单片机课程设计实训教材.北京:清华大学出版社 2004 9 徐淑华 程退安,姚万生.单片机微型机原理及应用.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社 1994 /docs/983215062101@hc06/106395/。
3.谁能给我推荐几篇有关余热锅炉温度控制的毕业论文啊
锅炉温度控制策略的应用研究摘要:针对锅炉汽温控制的特点,设计了过热汽温串级模糊控制系统,介绍了系统的构成、原理及该系统的优越性,并利用MATLAB仿真软件进行了仿真分析。
关键词:汽温;串级模糊控制;系统仿真0 引言 过热蒸汽温度是衡量锅炉能否正常运行的重要指标。假如过热蒸汽温度过高,若超过了设备部件(如过热器管、蒸气管道、阀门、汽轮机的喷嘴、叶片等)的允许工作温度,将使钢材加速蠕变,从而降低使用寿命。
严重的超温甚至会使管子过热而爆破。可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分损坏。
过热蒸汽温度过低,会引起热耗上升,引起汽轮机末级蒸汽湿度增加,从而降低汽轮机的内效率,加剧对叶片的侵蚀。因此在锅炉运行中,必须保持过热汽温稳定在规定值附近。
通常允许变化范围为额定值±5℃。目前对锅炉过热汽温调节大都采用导前汽温的微分作为补充信号的系统。
其系统原理如图1所示。 系统针对过热汽温调节对象调节通道惯性延迟大、被调量反馈慢的特点,从对象调节通道找出一个比被调量反应快的中间信号θ1作为调节器的补充信号,以改善对象调节通道的动态特性。
动态时调节器根据θ1的微分和θ2这两个信号而动作。但在静态时(调节过程结束后)θ1不再变化,则dθ1/dt=0,这时过热器汽温必然恢复到给定值。
实际使用中,中间信号θ1的引入在一定程度上确实改善了控制系统的动态特性,但是,影响蒸汽温度的因素很多,除减温水流量的扰动外,负荷的变化,工况的不稳定,过剩空气系数等都会导致蒸汽θ2温度发生波动。这些波动是无法预知的,无法用精确的数学模型来描述。
由于模糊控制不依赖被控对象的精确数学模型,它主要是根据人的思维方式,总结人的操作经验,完成控制作用,特别适合于大滞后、时变、非线性场合,因此该文提出一种锅炉过热气温的串级模糊控制系统。1 控制方案的研究设计 串级调节系统是改善大惯性、纯滞后系统调节质量的最有效方法之一,所以设计的控制方案采用串级模糊控制,其控制系统如图2所示。
图2中F为减温水流量调节阀。P为副调节器,采用比例调节;FC为主调节器,采用混合模糊控制器,即一个二维模糊控制器和常规PI调节器并联而成,除能够尽快消除副环外的扰动之外还可以校正汽温偏差,保证汽温控制的精度。
汽温调节对象由减温器和过热器组成,减温水流量Wj为对象调节通道的输入信号,过热器出口汽温θ2为输出信号。为了改善调节品质,系统中采用减温器出口处汽温θ1作为辅助调节信号(称为导前汽温信号)。
当调节机构动作(喷水量变化)后,导前汽温信号θ1的反应显然要比被调量信号θ2早很多。由于从调节对象中引出了θ1信号,对象调节通道的动态特性可以看成由两部分构成:①以减温水流量Wj作为输入信号,减温器出口处温度θ1作为输出信号的通道,这部分调节通道称为导前区,传递函数为G01(s);②以减温器出口处汽温θ1作为输入信号,过热器出口汽温θ2为输出信号的通道,这部分调节通道称为惰性区,传递函数为G02(s),显然导前区G01(s)的延迟和惯性要比惰性区G02(s)小很多。
系统结构如图3所示。 图3中有两个闭合的调节回路:①由对象调节通道的惰性区G02(s)、副控制器Gc2(s)、副检测变送器Gm2(s)组成的副调节回路;②由对象调节的导前区G01(s)、主控制器(PI+混合模糊控制器)、主检测变送器Gm1(s)以及副调节回路组成的主回路。
引入θ1负反馈而构成的副回路起到了稳定θ1的作用,从而使过热汽温保持基本不变,因此可以认为副回路起着粗调过热汽温θ2的作用。而过热汽温的给定值,主要由主控制器(PI+混合模糊控制器)来严格保持。
只要θ2不等于给定值,主控制器就会不断改变其输出信号σ2,并通过副调节器去不断改变减温水流量,直到θ2恢复到等于给定值为止。可见,主调节器的输出信号σ2相当于副调节器的可变给定值。
稳态时,过热汽温等于给定值,而导前汽温θ1则不一定等于主调节器输出值σ2。当扰动发生在副回路内,例如当减温水流量发生自发性波动(可能是减温水压力或蒸汽压力改变),由于有副回路的存在,而且导前区的惯性又很小,副调节器将能及时动作,快速消除其自发性波动,从而使过热汽温基本不变。
当扰动发生在副回路以外,引起过热汽温偏离给定值时,串级系统首先由主调节器(PI+混合模糊控制器)迅速改变其输出校正信号σ2,通过副调节回路去改变减温水流量,使过热汽温恢复到给定值。由于主调节器(PI+混合模糊控制器)的惯性迟延小,故反应迅速。
因此在串级模糊蒸汽温度控制系统中,副回路的任务是尽快消除减温水流量的自发性扰动和其他进入副回路的各种扰动,对过热汽温的稳定起粗调作用。主调节器的任务是保持过热汽温等于给定值。
系统在主控制器的设计上将模糊控制与常规的PI调节器相结合,使控制系统既具有模糊控制响应快、适应性强的优点,又具有PI控制精度高的特点。2 模糊控制器的设计 模糊控制是一种基于规则的控制,在设计中不需要建立被控对象的精确的数学模型。
2.1 模糊控制器的结构设计 该系统以过热蒸汽的实际温度T与设定值Td之间的误差E=Td-T和。
4.谁能给我推荐几篇有关余热锅炉温度控制的毕业论文啊
锅炉温度控制策略的应用研究 摘要:针对锅炉汽温控制的特点,设计了过热汽温串级模糊控制系统,介绍了系统的构成、原理 及该系统的优越性,并利用MATLAB仿真软件进行了仿真分析。
关键词:汽温;串级模糊控制;系统仿真 0 引言 过热蒸汽温度是衡量锅炉能否正常运行的重要 指标。假如过热蒸汽温度过高,若超过了设备部件 (如过热器管、蒸气管道、阀门、汽轮机的喷嘴、叶片 等)的允许工作温度,将使钢材加速蠕变,从而降低 使用寿命。
严重的超温甚至会使管子过热而爆破。 可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分损 坏。
过热蒸汽温度过低,会引起热耗上升,引起汽轮 机末级蒸汽湿度增加,从而降低汽轮机的内效率,加 剧对叶片的侵蚀。因此在锅炉运行中,必须保持过 热汽温稳定在规定值附近。
通常允许变化范围为额 定值±5℃。目前对锅炉过热汽温调节大都采用导 前汽温的微分作为补充信号的系统。
其系统原理如 图1所示。 系统针对过热汽温调节对象调节通道惯性延迟 大、被调量反馈慢的特点,从对象调节通道找出一个 比被调量反应快的中间信号θ1作为调节器的补充 信号,以改善对象调节通道的动态特性。
动态时调 节器根据θ1的微分和θ2这两个信号而动作。但在 静态时(调节过程结束后)θ1不再变化,则dθ1/dt= 0,这时过热器汽温必然恢复到给定值。
实际使用 中,中间信号θ1的引入在一定程度上确实改善了控 制系统的动态特性,但是,影响蒸汽温度的因素很 多,除减温水流量的扰动外,负荷的变化,工况的不 稳定,过剩空气系数等都会导致蒸汽θ2温度发生波 动。这些波动是无法预知的,无法用精确的数学模 型来描述。
由于模糊控制不依赖被控对象的精确数 学模型,它主要是根据人的思维方式,总结人的操作 经验,完成控制作用,特别适合于大滞后、时变、非线 性场合,因此该文提出一种锅炉过热气温的串级模 糊控制系统。 1 控制方案的研究设计 串级调节系统是改善大惯性、纯滞后系统调节 质量的最有效方法之一,所以设计的控制方案采用 串级模糊控制,其控制系统如图2所示。
图2中F为减温水流量调节阀。P为副调节 器,采用比例调节;FC为主调节器,采用混合模糊控 制器,即一个二维模糊控制器和常规PI调节器并联 而成,除能够尽快消除副环外的扰动之外还可以校 正汽温偏差,保证汽温控制的精度。
汽温调节对象由减温器和过热器组成,减温水 流量Wj为对象调节通道的输入信号,过热器出口汽 温θ2为输出信号。为了改善调节品质,系统中采用 减温器出口处汽温θ1作为辅助调节信号(称为导前 汽温信号)。
当调节机构动作(喷水量变化)后,导 前汽温信号θ1的反应显然要比被调量信号θ2早很 多。由于从调节对象中引出了θ1信号,对象调节通 道的动态特性可以看成由两部分构成:①以减温水 流量Wj作为输入信号,减温器出口处温度θ1作为 输出信号的通道,这部分调节通道称为导前区,传递 函数为G01(s);②以减温器出口处汽温θ1作为输入 信号,过热器出口汽温θ2为输出信号的通道,这部 分调节通道称为惰性区,传递函数为G02(s),显然 导前区G01(s)的延迟和惯性要比惰性区G02(s)小 很多。
系统结构如图3所示。 图3中有两个闭合的调节回路:①由对象调节 通道的惰性区G02(s)、副控制器Gc2(s)、副检测变送 器Gm2(s)组成的副调节回路;②由对象调节的导前 区G01(s)、主控制器(PI+混合模糊控制器)、主检 测变送器Gm1(s)以及副调节回路组成的主回路。
引入θ1负反馈而构成的副回路起到了稳定θ1的作 用,从而使过热汽温保持基本不变,因此可以认为副 回路起着粗调过热汽温θ2的作用。而过热汽温的 给定值,主要由主控制器(PI+混合模糊控制器)来 严格保持。
只要θ2不等于给定值,主控制器就会不 断改变其输出信号σ2,并通过副调节器去不断改变 减温水流量,直到θ2恢复到等于给定值为止。可 见,主调节器的输出信号σ2相当于副调节器的可变 给定值。
稳态时,过热汽温等于给定值,而导前汽温 θ1则不一定等于主调节器输出值σ2。 当扰动发生在副回路内,例如当减温水流量发 生自发性波动(可能是减温水压力或蒸汽压力改 变),由于有副回路的存在,而且导前区的惯性又很 小,副调节器将能及时动作,快速消除其自发性波 动,从而使过热汽温基本不变。
当扰动发生在副回 路以外,引起过热汽温偏离给定值时,串级系统首先 由主调节器(PI+混合模糊控制器)迅速改变其输 出校正信号σ2,通过副调节回路去改变减温水流 量,使过热汽温恢复到给定值。由于主调节器(PI+ 混合模糊控制器)的惯性迟延小,故反应迅速。
因此在串级模糊蒸汽温度控制系统中,副回路 的任务是尽快消除减温水流量的自发性扰动和其他 进入副回路的各种扰动,对过热汽温的稳定起粗调 作用。主调节器的任务是保持过热汽温等于给定 值。
系统在主控制器的设计上将模糊控制与常规的 PI调节器相结合,使控制系统既具有模糊控制响应 快、适应性强的优点,又具有PI控制精度高的特点。 2 模糊控制器的设计 模糊控制是一种基于规则的控制,在设计中不 需要建立被控对象的精确的数学模型。
2.1 模糊控。
5.谁能给推荐几篇有关余热锅炉温度控制的毕业论文啊
基于PID的锅炉温度控制系统设计 摘要:利用BP神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,将神经网络PID与LabVIEW友好地人 机交互结合,实现对锅炉温度的控制.仿真结果表明,该系统具有更小的超调量,并且更快地到达需要的控制温 度. 关键词:BP神经网络;PID控制;温度控制 温度是锅炉生产蒸汽质量的重要指标之一,也是保证锅炉设备安全的重要参数.同时,温度是影响锅 炉传热过程和设备效率的主要因素.例如,在利用烟化炉对锌、铝冶炼过程中,如果温度过低,则还原速度 和挥发速度都会降低;但温度也不宜过高,否则在温度超过1 250℃时,可能形成Zn-Fe合金,有害于烟 化炉的作业,因此温度的精确测量和控制是十分必要的.作为工业控制系统中的基本方式,PID控制对于 动态反应较缓慢的工业过程是非常好的控制规律[1].但是,当工业过程复杂,负荷变化很多,对象的纯滞 后又较大时常规PID控制达不到要求,为了解决上述问题系统采用PLC作为下位机,PC作为上位机,利 用labVIEW构造人机交互界面,应用神经网络PID对系统进行控制,设计锅炉温度的监制电路. 1 系统总体设计 系统通过热电偶传感器检测出锅炉的温度,采集的信号经过A/D电路转换后传给PLC控制器.PLC 根据数据做出判断,当锅炉处在升温阶段时对锅炉进行加热,当锅炉处于保温段时调用PID算法控制温 度满足输出要求.同时PLC把数据传给PC机,PC机做出显示和报警.具体电路如图1所示. 1·1 主控芯片 S7-300PLC是西门子生产的模块式中小型PLC,提供了大量可以选择的模块,包括:PS 电源模块、CPU模块、IM接口模块、SM信号模块、FM功能模块和CP通信模块.其中FM模块可实现高 速级数、定位控制、闭环控制功能;CP模块是组态网使用的接口模块常用的网络有PROFIBUS,工业以太 网及点对点连接网络.这些模块可以通过U形总线紧密地固定在轨道上,一条导轨共有11个槽号:1号槽 至3号槽分别放置电源、CPU、IM模块4号槽至11号槽 可以随意放置其他模块. 1·2 通信网络 一般的自动化系统都是以单元生产设备 为中心进行检测和控制,不同单元的生产设备间缺乏信息 交流,难以满足生产过程的统一管理.西门子全集成自动 化解决方案顺应了当今自动化的需求,TIA从统一的组态 和编程、统一的数据管理及统一的通信三方面集成在一 起,从现场级到管理级,可以使用如工业以太网、PROFIB- BUS,MPI,EIB等通信网络.根据设计的需要可以自由选择通信网络的配置[2]. 1·3 温度传感器 热电偶是将2种不同的导体焊接起来组成闭合回路,当两端节点有温度差时,两端点 之间产生电动势,回路中会产生电流,这种现象称为热电效应.热电偶温度传感器就是利用这一效应来工 作的.在工业生产过程中被测点与基准节点之间的距离常常过远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采 用补偿导线的方式进行补偿[3]. 1·4 显示界面 LabVIEW是美国NI公司推出的图形化工业控制测控开发平台,是目前应用最广、发展 最快、功能最强的图形软件集成开发环境.LabVIEW具有界面友好、开发周期短等优点,广泛应用于仪器 控制、数据采集、数据分析和数据显示等领域.所以,我们可以在计算机上采用它来实现对设备运行状态的 监控,同时也可以对各种数据进行采集显示.系统的温度显示界面如图2所示. 2 系统控制算法设计 PID控制是工业过程控制中最常用的一种控制方法, 但常规的PID控制在被控对象具有复杂的非线性时,如锅 炉的温度控制,不仅具有较大的纯延迟,而且模型也不确 定时,对于这种对象往往难以达到满意的控制效果.BP神 经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,通过神 经网络自身的学习,找到最佳组合的PID控制参数,以满 足控制系统的要求.具体的神经网络PID控制系统框图如 图3所示. 设PID神经元网络是一个3层BP网络,包括2个输入节点,3个隐含层节点,1个输出接点.输入节 点对应所选的系统运行状态量,如系统不同时刻的输入量和输出量等,必要时要进行归一化处理.输出节 点分别对应PID控制的3个可调参数KP,KI,KD.输入层的2个神经元在构成控制系统可分别输入系统 被调量的给定值和实际值.由文献[4]和[5]中的前向算法可得到输出层的权系数计算公式为: 3结论 PID控制算法是一种易于实现而且经济实用的方法,具有很强的灵活性,但在被控制对象具有复杂的 非线性时,难以满足控制要求,而神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,神经网络PID与 LabVIEW结合实现对锅炉温度的数据采集、控制和显示,提高了锅炉监控系统的效率. 参考文献: [1] 邓洪伟.供暖锅炉温度和压力的PLC控制[J].动力与电力工程,2008(18):93-94. [2] 张运刚.西门子S7-300/400PLC技术与应用[M].北京:人民邮电出版社,2007. [3] 何希才.传感器及其应用实例[M].北京:机械工业出版社,2004. [4] 何离庆.过程控制系统与装置[M].北京:重庆大学出版社,2003. [5] 舒怀林.PID神经元网络及其控制系统[M].北京:国防工业出版社,2006.。
6.基于单片机的自动温控系统的设计.毕业论文开题报告
热电致冷器件特别适合于小热量和受空间限制的温控领域。改变加在器件上的直流电的极性即可变致冷为加热,而吸热或放热率则正比于所加直流电流的大小。Pe1tier 温控器的设定温度可以在一个较宽的范围内任意选择,可选择低于或高于环境温度。
在本系统中我们选用了天津蓝天高科电源有限公司生产的半导体致冷器件 TES1-12739,其最大温差电压 14.7V,最大温差电流3.9A最大致冷功率33.7W。
1.5 其它部分
系统采用Samsung(三星)公司生产的真空荧光数码显示屏 VFD用来实时显示当前温度,以观察控制效果。键盘和串行通信接口用来设定控制温度和调整PID参数。系统电路原理图如图3所示。
2 系统软件设计
系统开始工作时,首先由单片机控制软件发出温度读取指令,通过数字温度传感器 DS18B20 采样被控对象的当前温度值T1并送显示屏实时显示。然后,将该温度测量值与设定值T比较,其差值送 PID控制器。PID 控制器处理后输出一定数值的控制量,经DA 转换为模拟电压量,该电压信号再经大电流驱动电路,提高电流驱动能力后加载到半导体致冷器件上,对温控对象进行加热或制冷。加热或制冷取决于致冷器上所加电压的正负,若温控对象当前温度测量值与设定值差值为正,则输出负电压信号,致冷器上加载负电压温控对象温度降低;反之,致冷器上加载正向电压,温控对象温度升高。上述过程:温度采样-计算温差-PID调节-信号放大输出周而复始,最后将温控对象的温度控制在设定值附近上下波动,随着循环次数的增加,波动幅度会逐渐减小到某一很小的量,直至达到控制要求。为了加快控制,在进入PID控制前加入了一段温差判断程序。当温度差值大于设定阈值Δt时,系统进行全功率加热或制冷,直到温差小于Δt才进入PID控制环节。图4为系统工作主程序的软件流程图.
3 结论
本文设计的基于单片机数字PID控制的精密温度控制系统,在实际应用中取得了良好的控制效果,温度控制精度达到±0.1℃。经48小时连续运行考验,系统工作稳定,有效地降低了辐亮度标准探测器的温度系数,使辐亮度标准探测器在温度变化较大的环境中也能保持其高精度,为实现基于探测器的高精度辐射定标的广泛应用奠定了基础。
本文作者创新点:在原来基于PC的PID温控系统的基础上,设计了由单片机、数字式温传感器DS18B20和半导体致冷器组成的精密温度控制系统。该温控系统的应用为高精度光辐射测量仪器-辐亮度标准探测器的小型化、智能化提供了有利条件。
7.谁能给推荐几篇有关余热锅炉温度控制的毕业论文啊
基于PID的锅炉温度控制系统设计摘要:利用BP神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,将神经网络PID与LabVIEW友好地人机交互结合,实现对锅炉温度的控制.仿真结果表明,该系统具有更小的超调量,并且更快地到达需要的控制温度.关键词:BP神经网络;PID控制;温度控制温度是锅炉生产蒸汽质量的重要指标之一,也是保证锅炉设备安全的重要参数.同时,温度是影响锅炉传热过程和设备效率的主要因素.例如,在利用烟化炉对锌、铝冶炼过程中,如果温度过低,则还原速度和挥发速度都会降低;但温度也不宜过高,否则在温度超过1 250℃时,可能形成Zn-Fe合金,有害于烟化炉的作业,因此温度的精确测量和控制是十分必要的.作为工业控制系统中的基本方式,PID控制对于动态反应较缓慢的工业过程是非常好的控制规律[1].但是,当工业过程复杂,负荷变化很多,对象的纯滞后又较大时常规PID控制达不到要求,为了解决上述问题系统采用PLC作为下位机,PC作为上位机,利用labVIEW构造人机交互界面,应用神经网络PID对系统进行控制,设计锅炉温度的监制电路.1 系统总体设计系统通过热电偶传感器检测出锅炉的温度,采集的信号经过A/D电路转换后传给PLC控制器.PLC根据数据做出判断,当锅炉处在升温阶段时对锅炉进行加热,当锅炉处于保温段时调用PID算法控制温度满足输出要求.同时PLC把数据传给PC机,PC机做出显示和报警.具体电路如图1所示.1·1 主控芯片 S7-300PLC是西门子生产的模块式中小型PLC,提供了大量可以选择的模块,包括:PS电源模块、CPU模块、IM接口模块、SM信号模块、FM功能模块和CP通信模块.其中FM模块可实现高速级数、定位控制、闭环控制功能;CP模块是组态网使用的接口模块常用的网络有PROFIBUS,工业以太网及点对点连接网络.这些模块可以通过U形总线紧密地固定在轨道上,一条导轨共有11个槽号:1号槽至3号槽分别放置电源、CPU、IM模块4号槽至11号槽可以随意放置其他模块.1·2 通信网络 一般的自动化系统都是以单元生产设备为中心进行检测和控制,不同单元的生产设备间缺乏信息交流,难以满足生产过程的统一管理.西门子全集成自动化解决方案顺应了当今自动化的需求,TIA从统一的组态和编程、统一的数据管理及统一的通信三方面集成在一起,从现场级到管理级,可以使用如工业以太网、PROFIB- BUS,MPI,EIB等通信网络.根据设计的需要可以自由选择通信网络的配置[2].1·3 温度传感器 热电偶是将2种不同的导体焊接起来组成闭合回路,当两端节点有温度差时,两端点之间产生电动势,回路中会产生电流,这种现象称为热电效应.热电偶温度传感器就是利用这一效应来工作的.在工业生产过程中被测点与基准节点之间的距离常常过远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线的方式进行补偿[3].1·4 显示界面 LabVIEW是美国NI公司推出的图形化工业控制测控开发平台,是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形软件集成开发环境.LabVIEW具有界面友好、开发周期短等优点,广泛应用于仪器控制、数据采集、数据分析和数据显示等领域.所以,我们可以在计算机上采用它来实现对设备运行状态的监控,同时也可以对各种数据进行采集显示.系统的温度显示界面如图2所示. 2 系统控制算法设计PID控制是工业过程控制中最常用的一种控制方法,但常规的PID控制在被控对象具有复杂的非线性时,如锅炉的温度控制,不仅具有较大的纯延迟,而且模型也不确定时,对于这种对象往往难以达到满意的控制效果.BP神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,通过神经网络自身的学习,找到最佳组合的PID控制参数,以满足控制系统的要求.具体的神经网络PID控制系统框图如图3所示. 设PID神经元网络是一个3层BP网络,包括2个输入节点,3个隐含层节点,1个输出接点.输入节点对应所选的系统运行状态量,如系统不同时刻的输入量和输出量等,必要时要进行归一化处理.输出节点分别对应PID控制的3个可调参数KP,KI,KD.输入层的2个神经元在构成控制系统可分别输入系统被调量的给定值和实际值.由文献[4]和[5]中的前向算法可得到输出层的权系数计算公式为: 3 结 论PID控制算法是一种易于实现而且经济实用的方法,具有很强的灵活性,但在被控制对象具有复杂的非线性时,难以满足控制要求,而神经网络PID控制具有逼近任意非线性函数的能力,神经网络PID与LabVIEW结合实现对锅炉温度的数据采集、控制和显示,提高了锅炉监控系统的效率.参考文献:[1] 邓洪伟.供暖锅炉温度和压力的PLC控制[J].动力与电力工程,2008(18):93-94.[2] 张运刚.西门子S7-300/400PLC技术与应用[M].北京:人民邮电出版社,2007.[3] 何希才.传感器及其应用实例[M].北京:机械工业出版社,2004.[4] 何离庆.过程控制系统与装置[M].北京:重庆大学出版社,2003.[5] 舒怀林.PID神经元网络及其控制系统[M].北京:国防工业出版社,2006.。
8.<温度智能控制系统>毕业论文
摘要
本设计提出一种基于单片机并采用数字化单总线技术的温度测控系统应用于温室大棚的的设计方案。一旦该温度值超过我们预先设定的上、下限,单片机便启动报警系统进行报警,进而对大棚内温度进行控制。这种设计方案能对多点的温度进行实时巡检,各检测单元能独立完成各自功能,同时能够根据主控机的指令对温度进行定时采集,测量结果不仅能在本地显示,而且可以利用单片机串行口,通过RS-485总线及通信协议将采集的数据传送到计算机,进行进一步的存档、处理。主控机负责控制指令的发送,控制各个从机进行温度采集,收集测量数据,并对测量结果进行整理、显示和存储。该测控系统不需要任何固定网络的支持,安装简单方便,系统稳定可靠、可维护性好。
关键词:温度检测;单片机;单总线;DS18B20
目录
摘要 3
ABSTRACT 4
1 绪论 5
1.1 选题背景 5
1.2 发展趋势 6
2 系统分析与方案确定 7
2.1 系统分析 7
2.2 传感器选型 7
2.3 DS18B20 7
2.3.1 DS18B20结构 8
2.3.2 单总线 9
2.3.3 DS18B20供电方式 10
2.3.4 DS18B20寄存器 11
2.3.5 DS18B20测温原理 12
2.3.6 DS18B20时序及存储器命令 13
2.4单片机选型 15
2.4.1 单片机AT89S52 15
2.4.2看门狗定时器(WDT) 16
2.5 通讯模块 17
2.5.1通信概述 17
2.5.2 通信协议 18
2.5.3 通信方式选用 19
2.5.4 MAX485接口芯片 19
2.6系统方案的确定 19
3 硬件设计 21
3.1 硬件结构框架 21
3.2电源电路 21
3.3键盘电路 22
3.4 温度检测电路 23
3.5 液晶显示电路 24
3.6控制电路 26
3.7串口通讯电路 28
3.8 系统电路图 29
4 软件设计 30
4.1主程序设计 30
4.2 键盘控制程序 32
4.3温度检测程序设计 33
4.3.1读序列号程序 33
4.3.2温度检测主程序 33
4.3.3温度计算流程图 35
4.4 RS-485通信程序 36
5 总结 38
致谢 39
参考文献 40
附录:部分系统程序 41
5 总结 本文结合温度测控多点、远程、高精度等要求设计了一个具有较高精度、能够实现远距离通信的多点温度控制系统,以满足小型温室温度控制需要。相对于其他的温度控制系统,本课题注意了温度控制系统的性能的提高,注重温度控制的远程化,合理考虑系统的制作成本和使用的方便性。 本系统由下位机、上位机和控制系统组成。下位机是温度数据的采集系统,它以 AT89S52单片机为核心,完成温度的采集功能;上位机由 RS-485 接口与下位机进行通讯。并通过对电热炉的控制实现对环境温度的控制。 本系统基本达成了本课题设计的目标,基于 DS18B20 的测温系统也在某些方面表现出一线总线技术的优势,比如说具有电路简单、测温精度高、连接方便、占用线路少等等优点。总之,系统有以下特点: 1.系统可以自动检测多点温度,可以减少人力支出,降低劳动者的强度,提高劳动效率。 2.系统采用分布式结构,测量精度高,可靠性高,扩展性强,配置灵活。 3.主机和从机进行通讯。本系统可以实现与上位机进行通讯,这可以方便的实现温度的采集、整理、分析。 在后续的工作中,可以拓展使用无线通信方式进行上位机与下位机之间的数据传输。
9.锅炉蒸汽温度控制系统设计
首先,主汽温度调节不可能通过蒸汽流量的,因为如果流量发生变化势必改变机组有功负荷大小,因而这是不可能的.
主汽温度的调节根据锅炉形式的不同而不同的
比如直流炉是通过水煤比调节为主要方式,以两级减温水为辅助调节手段.
当投入"焓值控制"为自动时,通过监视分离器出口蒸汽的过热度(中间点温度)来调节水煤比,也就是说水煤比将分离器出口蒸汽过热度控制在一定范围内.而在过热段有两级减温水,来控制蒸汽在过热器出口的温度.一般只要燃烧稳定,在"焓值控制"和两级减温水投入自动时,蒸汽温度也不会出现较大波动或偏差.
而亚临界的汽包炉则是主要通过改变火焰中心,两级减温水,以及烟气流量等方法调节.
喷水减温装置一般都安装在屏式过热器入口和末级过热器入口,分别为一减或二减.均分为AB两侧.
一般在低负荷时,过热蒸汽都会有一定的减温余量,因而当主汽温度低时只要减小减温水调门.高负荷时一般减温水开度本来就很小,要提升主汽温度就要提高过热度了,也就是在给水量不变的情况下加煤量.这只是直流炉的调节方法.至于汽包炉,我也是刚刚接触,不是很了解.
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