基于电热炉温度控制器的设计 | |||||||||||||||||
发布时间: 2010/10/9 9:46:32 | |||||||||||||||||
电热锅炉是可将电能直接转化成热能,具有热效率高、体积小、无污染、噪声小、运行安全可靠、供热稳定、自动化程度高等优点,是理想的节能环保型的供暖设备。 本控制器主要针对过程控制实验室的控制装置而设计的,对浙大中控的AE2000B过程控制实验装置中电热锅炉的温度进行控制、显示,具有手动、自动功能,带有漏电、超温、超压及缺水保护和报警系统。 智能仪表的研制开发 智能仪表是以单片机为核心的仪表,其设计要点大致有两点,即模块化设计和模块的连接。 模块化设计 依据仪表的功能、精度要求等,自上而下按仪表功能层次把硬件和软件分成若干个模块,分别进行设计与调试,然后把它们连接起来,进行总调,这是设计仪表最基本的思想。 硬件部分包括主机电路、过程输入/输出通道(模拟量输入/输出通道和开关量输入/输出通道)、人机联系部件和接口电路以及串行数据通信接口等。软件部分包括监控程序(包括初始化、键盘和显示管理、中断管理、时钟管理、自诊断等),中断处理程序以及各种测量(数字滤波、标度变换、非线性校正等)和控制算法等功能模块。模块化设计的优点是:无论是硬件还是软件,每个模块都相对独立,故能独立地进行研制和修改,使复杂的研制工作得到简化,从而提高工作教益和研制速度。 模块的连接 上述各种软、硬件研制、调试之后还需要将它们按一定的方式连接起来,才能构成完整的仪表,以实现数据采集、传输、处理和输出等各项功能。为实现既定的各种功能,软件模块的连接一般是通过监控主程序调用各种功能模块,或采用中断的方法实时地执行相应的服务模块来实现的。 硬件模块连接方法有两种:一种是以主机模块为核心,通过设计者自行定义的内部总线(数据总线、地址总线和控制总线)连接其他模块;另一种是用标准总线连接其他模块,这种方式可选择标准化、模块化的典型电路,使配接灵活、方便。 在实验装置中的应用 用ATMEGA16单片机实现的智能温度控制器,主要有如下功能: (1)能对电热锅炉进行升温、恒温的控制; (2)系统能方便地设定指定温度和恒温时间。系统工作时能循环显示工作时间、实际锅炉温度,给定温度,可随时进入或退出系统; (3)系统应具有温度超限、防干烧报警功能,当延迟1分钟后,则自动断电退出工作状态; (4)系统应具有二位式控制和PID控制功能,系统应具有与PC机的通信功能; (5)系统应具有较强的抗干扰能力。 将研发的智能温度控制器应用于浙大中控的AE2000B型过程控制实验装置中,具有稳定性好、精度高、抗干扰能力强等特点,满足实验所需的各项指标的要求,达到了预期的效果。
通过实践运行表明,所设计的系统能够可靠、稳定、无扰动地完成手动、自动切换的功能,并且在系统出现超温、超压、缺水以及漏电等紧急情况时能报警并自动切断系统。以PID算法为核心的控制器能很好地满足系统的稳定性和精度要求,并且具有开发周期短、成本低、性能高、功能易扩大的优点。 |
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