Control de secuencia industrial: control del reactor de calentamiento automático industrial (programación de microordenador de un solo chip)

(1) Composición del sistema de control de temperatura La temperatura es uno de los principales parámetros controlados en objetos industriales, como diversos hornos de calefacción y tratamientos térmicos ampliamente utilizados en las industrias metalúrgica, de maquinaria, alimentaria y química. Los hornos de reacción, etc. requieren un control estricto de la temperatura de procesamiento de las piezas de trabajo. El sistema de control de temperatura por computadora ha mejorado enormemente los indicadores de control de temperatura. El proceso de control del sistema de control de temperatura del horno de resistencia es: el microcontrolador detecta la temperatura del horno regularmente, obtiene la cantidad digital correspondiente a través del chip de conversión A/D y convierte los datos a través de la computadora para obtener la cantidad de control adecuada para controlar el calentamiento. potencia, logrando así el control de la temperatura. Se deben considerar las siguientes cuestiones al diseñar el sistema: Control del patrón de cambio de temperatura del horno, es decir, los cambios de temperatura del horno de acuerdo con una relación temperatura-tiempo predeterminada, que se considera principalmente en el diseño del programa de control. Rango de control de temperatura: como 400 ~ 1000 ℃, que implica la selección de componentes de medición de temperatura y potencia del horno eléctrico. Precisión de control, sobreimpulso y otros indicadores, que involucran precisión de conversión A/D, selección de ley de control, etc. (2) Diseño del circuito de hardware 1. Selección de componentes, transmisores y ADC de detección de temperatura La selección de componentes y transmisores de detección de temperatura debe considerar el rango de control de temperatura y los requisitos de precisión. Para el rango de medición de 0~1000℃, se utiliza un termopar, como un termopar de níquel-cromo, con el número de graduación EU. Su señal de salida es de 0~41,32 mV. A través del transmisor de milivoltios, emite 0~10 mA. luego pasa a través de la corriente ——El circuito de conversión de voltaje lo convierte en una señal de voltaje de 0 ~ 5V. Para mejorar la precisión de la medición, el transmisor se puede mover al punto cero. Por ejemplo, el rango de medición de temperatura se cambia a 400 ~ 1000 ℃ Cuando el termopar proporciona 16,4 ~ 41,32 mV, el transmisor emite 0 ~ 10 mV. De esta manera, un convertidor A/D de 8 bits puede hacer que el error de cuantificación alcance ±2,34 ℃. 2. Ampliación del chip de interfaz Dado que este sistema requiere visualización, alarma, entrada de teclado y control, el sistema se ha ampliado en un 8155 en el sistema 8031. Tiene tres puertos de E/S de 8 bits y 256 bytes de RAM. se puede utilizar como memoria de datos externa para el sistema. P2.1 de 8031 ​​está conectado al CE de 8155 y P2.0 está conectado al IO/M de 8155. Cuando P2.1 = 0 y P2. 0=1, se seleccionan tres de los chips 8155, el puerto de E/S, su dirección de puerto es la siguiente: 0100H 〖〗Registro de estado de comando 0101H〖〗Puerto A 0102H〖〗Puerto B 0103H〖〗Puerto C o registro de puerto de control 0104H. 〖〗Valor de conteo bajo ocho dígitos 0105H〖〗Valor de conteo alto ocho Bit y registro de modo Cuando P2.2 = 0, se selecciona ADC0809 (lo que permite iniciar la conversión de cada canal y leer los resultados de conversión correspondientes). La señal de fin de conversión EOC se invierte y luego se conecta a la interrupción externa INT1 (P3.3) del microcontrolador. Cuando P3.3 = 0, significa que la conversión se ha completado. Elegimos el canal 0 como entrada y tratamos 0809 como una unidad de almacenamiento de datos externa con la dirección 03F8H. Al escribir datos en él, la señal WR de 8031 ​​hace que ALE y START sean válidos, y los tres bits inferiores de la dirección se bloquean. 74LS373 se almacenan en 0809. E inicia ADC0809. Cuando D 9EOC tiene un nivel bajo, la conversión A/D está en curso. Cuando EOC tiene un nivel alto, significa que la conversión se ha completado. 3. Circuito de control de temperatura El circuito de control de temperatura adopta un método de ajuste de potencia de tiristores. El tiristor bidireccional está conectado en serie con la fuente de alimentación de CA de 50 Hz y el circuito del cable calefactor, y solo se puede utilizar la señal de pulso que cambia el tiempo de encendido del interruptor del tiristor en un ciclo determinado. Esto puede usar una línea de E/S para generar pulsos de control a través del programa. Para lograr el propósito de la activación del cruce por cero, se requiere un circuito de detección de cruce por cero de CA. Este circuito genera un pulso correspondiente al momento de cruce por cero del voltaje de CA de 50 Hz, que se utiliza como pulso de sincronización para activar el tiristor bidireccional, lo que hace que el tiristor conduzca en el momento de cruce por cero del voltaje de CA. El comparador de voltaje LM311 convierte el voltaje CA sinusoidal de 50 HZ en una onda cuadrada. El flanco ascendente y el flanco descendente de la onda cuadrada se utilizan como señales de disparo del disparador monoestable respectivamente. El diodo o puerta mezcla los pulsos estrechos emitidos por el disparador monoestable para obtener el pulso de sincronización correspondiente al momento de cruce por cero de. la red eléctrica de 220V.

Este pulso se agrega al circuito de control de temperatura como un pulso de sincronización del disparador y se agrega a los terminales de entrada P3.4 y P3.5 del microcontrolador 8031 ​​como un pulso de conteo. (3) Selección de reglas de control y diseño del programa El control de temperatura del horno de resistencia es un proceso de ajuste de retroalimentación. Al comparar la temperatura real del horno con la temperatura requerida del horno, se obtiene la desviación. La señal de control se obtiene procesando la desviación para ajustar la temperatura. potencia del horno de resistencia, logrando así el control de la temperatura del horno. El efecto de control (control PID) se genera según la proporción, integral y derivada de la desviación, que es la forma de control más utilizada en el control de procesos. El PID de la computadora se implementa aproximadamente utilizando ecuaciones en diferencias. Ecuación diferencial de la ley de regulación PID (omitida). El programa de control del sistema está diseñado utilizando dos métodos de anidamiento de interrupciones. Primero, haga que el contador T0 genere una interrupción temporizada como período de muestreo de este sistema. Inicie el A/D en el programa de servicio de interrupción, lea los datos de muestreo, realice el filtrado digital, el procesamiento de alarmas de límite superior e inferior, el cálculo de PID y luego emita la señal de pulso de control. El ancho del pulso está determinado por la interrupción de desbordamiento del contador T1. Mientras espera la interrupción T1, convierta este valor de muestreo en el valor de temperatura correspondiente y colóquelo en el búfer de visualización, y luego llame a la subrutina de visualización. Después de regresar de la interrupción T1, regrese al programa principal desde la interrupción T0 y continúe mostrando la temperatura de muestreo actual, esperando la siguiente interrupción T0.