一款高性价比的PID流量控制器.pdf

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1、经验交流《自动化技术与应用》2010年第29卷第9期TechnicalCommunlcations一款高性价比的PID流量控制器蓝若明(山东师范大学物理与电子科学学院,山东济南250014)摘要:一般PID控制器采用A/D芯片和D/A芯片进行数据采集和控制输出,价格高。本文介绍了~一种高性价比的PID流量控制器,计数电磁流量计的脉冲输出采集流量,通过数字通讯控制变频器,方法简单叮靠。论文详细的介绍了控制器的硬件电路,井给m了实用的PID控制芹法。关键字:流量;通讯;PID巾图分类号:TP273.3文献标识码:B文章编号:10037241(2010)09008102A

2、Cost.EfectivePIDFlowControllerLANRuo-ruing(PhysicsandElectronicScienceCollegeShandongNomalUniversity,Jinan250014China)Abstract:ThepriceofgeneralPIDcontrollerusesA/DchipandD/Achipfordataacquisitionandcontroloutputishigh.Thispaperintroducesahighlyeficientandcost—effectivePIDflowcontrolle

3、r.Flowcollectionisusedbycountingelectromagneticflowmeterpulseoutput.Inverteriscontroledbydigitalcommunication.Themethodissimpleandreliable.Thepaperdescribescontroller’Shardware,andPIDcontrolalgorithmisgiven.Keywords:flow;communication;PID1引言805l单片机的子类,它的引脚是20脚,使用方便,非常流量的闭环控制一般是采用通用的PID

4、控制器完适合那些不需要很多引脚的控制领域。流量采集采用成,价格较高。通用的PID控制器一般以单片机为核心,了开封仪表厂的E-magE型电磁流量计,该流量计同输入端采用A/D芯片将现场变送器输出的420mA信时支持420mA模拟信号输出和脉冲计数输出;流量控号转换为数字量,输出端再采用D/A芯片将PID运算结制采用了西门子MM430变频器【1]来控制水泵的转速,该果转换为420mA信号送至相关的执行机构。在笔者从变频器带有RS-485通讯接口,单片机可以通过通用的事的钢材淬火系统设计中,流量采集采用带脉冲输出的串行接口协议(USS)对变频器进行控制。电磁流量计,流量控

5、制采用带通讯功能的西门子变频器,如果采用通用的PID控制器,系统成本较高,针对于特殊的设备条件,笔者设计了一款高性价比的PID流量控制器,由于该控制器中没有A/D和D/A芯片,成本大大降低,对单片机的要求也不高。2控制器的总体结构控制器的硬件组成如图1所示。控制器以高性能低价位的AT89C2051为核心,它是收稿日期:2010—03—31图1控制器的硬件组成自动化技术与应用》2010年第28卷第9期经验交流Technica1CommUnications3接口电路USS协议以报文为单位,单片机通过通讯报文向变3.1流量检测电路频器发送命令,可以完成变频器的启动、停止、

6、频率设本控制器的流量检测电路如图2所示。置、其它参数设置和运行参数读取等操作,变频器接收到单片机发送过来的命令后,会根据命令完成相应的操24V作并返回单片机请求读取的参数值。4PlD控制算法本控制器是一个闭环控制系统。首先单片机对被控量(流量)进行采样,与设定值比较并经过控制算法算出控制量,以此控制量作为输出控制变频器,进而控制水泵实现对流量的控制。控制框图如图4所示。图2流量检测电路流量脉冲信号来自电磁流量计,其单位时间内的脉图4控制器闭环控制框图冲数与流量成正比。脉冲信号经过光电隔离后送入AT89C2051的P3.4引脚,P3.4引脚是单片机内部计数PID的调节

7、规律按照离散化后的位置式PID算法近器0的输入引脚。通过计数单位时间内的脉冲数,代人似计算[J:i换算公式即可以计算出相应的流量值。=K+∑+等(一AI,一)]+M。3.2变频器控制电路j=o本控制器的流量控制电路如图3所示。式中:为控制量,.为第f次实际输出值;为采样周期;为比例系数;为积分时问;为微分时间;5Vu。为偏差为零时的控制作用;AZ,=fo一,为设定值。为了保证控制精度,采用周期应足够的小。5结束语本控制器采用AT89C205l单片机作为控制核心,流量检测和流量控制均采用数字方式完成,抗干扰能力很Max4$5.=兰三=.强,已应用于实际工程,精度和

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