温度控制系统的设计方案【文献综述】

《温度控制系统的设计方案【文献综述】》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、毕业论文文献综述电气工程及自动化温度控制系统的设计方案摘要：温控系统电路中，常用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电路，转换成A／D转换器能接收的模拟量，再经过采样／保持电路进行A／D转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。关键词：MCS51单片机；温度传感器；PID算法1前言在现代温度控制系统广泛用于冶金、化工、建材、食品、机械等工业中[1]。温度是极为重要而又普遍的热工参数之一，目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面发展。温度控制系统在国内外各行业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水

2、平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等发达国家相比，仍然有着较大的差距。为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和人们的生活水平，以及减轻工人的劳动强度、节约能源，要求对水箱水温进行检测、显示、控制，使之达到标准。如何更快、更准确的控制所需的温度是水箱水温控制技术的关键。实现温控的方法有很多，如油浴恒温法、比例式、积分式及其组合的调节方法等，有的方法达到热平衡需要的时间很长，但其控温精度很高，而有的方法达到热平衡的时间短，其控温精度较低[2]。温度检测和温度控制是单片机在电子产品中的主要应用之一。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金

3、属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有体积小、价格低廉、可靠性高、控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，受到广大工程技术人员的重视[3][4][5]。2温度控制系统的现状目前,典型的温度测控系统是由模拟式温度传感器、A/D转换电路和单片机组成。自动化程度和可靠性较高,使用方便,得到了广泛应用。但是由于模拟式温度传感器输出为模拟信号,必须经过A/D转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口,使得硬件电路结构复杂,成本较高[6]。而以DS18B20（DS18B20是

4、Dallas公司继DS1820后推出的一种改进型智能数字温度传感器，与传统的热敏电阻相比，只需一根线就能直接读出被测温度值，并可根据实际需要来编程实现9～412位数字的度数方式）为代表的新型单总线数字式温度传感器集温度测量和A/D转换于一体,直接输出数字量,与单片机接口几乎不需要外围元件,使得硬件电路结构简单,广泛使用于距离远,节点分布多的场合。具有较强的推广应用价值[7][8]。2.1PID控制及其应用不同水温控制系统的控制方法也不尽相同，工业生产过程中，采用最多的控制方式依然是开关控制或PID控制方式。开关控制的特点是可以使系统以最快的速度向平衡点靠近，但在实际应

5、用中却很容易造成系统在平衡点附近振荡，使得精度不高。而PID控制具有广泛的实用性，稳态误差小，但误差较大时，系统容易出现积分饱和，从而导致系统出现很大的超调量，甚至出现失控现象。系统采用开关控制和PID控制相结合的方法，其具体控制过程为：当温度大时利用开关迅速减小温差，以缩小调节时间；当温差小于某一值后采用PID控制，以使系统快速稳定并保持系统无静差。在这种控制方法中，PID控制在较小温差时开始进这样可有效避免数字积分器的饱和。PID参数和被控制对象关系密切，要精确得到被控对象模型比较困难，为此，采用离线模糊整定的方法来确定PID参数，即给出一组PID参数的初值，测得

6、相应的数据，按使这几个量减小的方向调节PID参数，用整定后的参数控制该系统，再根据输出的调节时间、超调量及稳态误差，调节PID参数，如此反复，求得一组使系统性能最优的PID参数[9]。2.2采用单片机控制DS18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器集温度测量和A/D转换于一体,直接输出数字量,与单片机接口几乎不需要外围元件,使得硬件电路结构简单,广泛使用于远距离传输和测量,DS18B20在40～90°C范围内,固有测温分辨率为0.1℃。水温实时控制采用继电器控制电热丝和风扇进行升温、降温控制。系统具备较高的测量精度和控制精度，能完成升温和降温控制图1为温度控制系统

7、框图。单片机温度显示报警电路温度传感器驱动电路按键继电器图1温度控制系统框图4单片机在整套温度控制中发挥着至关重要的作用，它是这个控制系统的核心，引导指挥着整套系统的运作顺序。所以选择单片机型号也应慎之以慎。需要经过对水箱水温性能的分析，控制系统实际需要的点数，以及考虑到今后水箱的扩展的需要，合理选定单片机型号。另外由于水箱长时间工作，因此需要解决水箱的自检的问题。故需考虑加入传感器以及各种保护装置，以保证其能够按照单片机程序正常工作。2.3采用PLC控制应用在对温度控制系统的方案中，除了单片机控制以外还可以通过PLC来控制。传统的加热电气控制系统普