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井式炉温度测量系统的工作原理及设计
2021-04-20
主机(上位机)为集中控制，由工控机承担。下位处理器以89651单片机为核心，有2个单片机，1#机用于27路的自动温度检测系统，2#机用于温控系统。采用这种方法，不仅可以实现人机界面和数据计算，而且利用了微处理器具有较强的实时控制能力的优点。
该系统以89651单片机为核心，采用了温度传感器、1个27路多路开关、1个12位模/数转换电路、1个采样保持电路等构成。将温度由传感器转换成电信号送到变送器，由变送器输出到采样/保持(S/H)电路，再由A/D转换器转换成数字信号送到单片机中进行处理。27路测温系统采用并行的变送器电路，可以同时对多点温度进行快速、准确的测温，但是每个温度传感器都连接到一个变送器上，使得整个系统的成本很高，功耗也很大。
井式炉温控制系统采用89C51单片机为核心，包括1套模/数转换电路、1套模数转换电路等。因为27路热电偶共享一台变送器，所以系统在换路时电路需要有、个过渡时间，适当配置阻容值，增加每路测温时间就可以解决这个问题。采用JAG一4型多触头继电器，保证接触可靠，减少接触电阻，测量系统成本对前一种测量系统大大降低，功耗也大大降低，虽然在该系统中采用了r非线性化补偿电路，但在实际应用中，由于各种因素的影响，输出量与输出量之间的关系并不完全是线性的，作为温度传感器的热电偶，其参数分散度很大，误差较大，应采用定措施进行非线性补偿，消除传感器参数分散给系统带来的误差折线法是一种常用的非线性补偿方法。最后，在实际测量过程中，通过测得热电偶的输出信号f，根据“它属于哪一段直线方程”来判断它属于哪一段直线方程，再根据该直线方程来确定温度r。因此，对于任何测量到的信号，在测量范围之内)，根据所求的分段线性方程，可求出相应的物理量，该系统测温精度在士1℃，完全满足所设计的要求，如不用折线法，只用一段直线来拟含，其测量误差达士4℃，可见，采用折线法补偿的精度比不用折线法的精度要高，而日.对于折线法，随着分段的逐步提高，拟合精度也逐步提高。该系统测温时间为0.2s，需要Ss完成27路循环采集，可以满足工艺要求。
通过传感器，将温度信号转换成电信号，再经模/数转换到89051单片机上。通常的温度控制系统是一个大滞后系统，单纯的滞后会导致系统的不稳定。实际应用表明，传统PID控制质量较差，难以达到满意的控制效果。本文采用模型参考自适应法对人工气候室温度进行控制。在模型参考自适应控制系统的设计中，有两种主要方法：局部参数优化法和稳定J险理论法。采用局部参数优化方法设计的自适应控制系统，一般形式简单，易于实现，但系统往往不稳定。对于自适应控制系统，稳定性是基本要求，不稳定系统不能正常工作，用稳定性理论方法设计的系统必须是稳定的。
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