多點(diǎn)溫度智能控制系統(tǒng)在波紋管生產(chǎn)中

1、多點(diǎn)溫度智能控制系統(tǒng)在波紋管生產(chǎn)中的應(yīng)用 指導(dǎo)教師:崔利娜 學(xué)生:于慧1目錄一、緒論二、整體方案設(shè)計(jì)三、硬件電路設(shè)計(jì)四、軟件設(shè)計(jì)五、總結(jié)2第一章緒論波紋管的加工過程 1）. 管材成型(混合篩后粉料-向擠出機(jī)上料-擠出機(jī)加熱塑化-擠出機(jī)頭分流-壓縮成雙層薄壁管狀-在模塊與定徑套間由壓縮空氣吹漲-內(nèi)外壁成型-冷卻水次序卻定型-連續(xù)牽引管材脫模。) 2）. 管材切斷(成型機(jī)勻速出管-切割機(jī)夾具卡緊并同行-切割刀盤旋轉(zhuǎn)并進(jìn)刀-切割管材-刀盤復(fù)位-夾具松開復(fù)位-小車回位等待下一指令。)3）. 擴(kuò)口加工 (切斷后管材送入擴(kuò)口機(jī)-擴(kuò)口端詐轉(zhuǎn)加熱-擴(kuò)口端擴(kuò)口、冷卻定型-管材移下入庫(kù)。)3系統(tǒng)研究的目的和意義目

2、的:本設(shè)計(jì)擬采用單片機(jī)完成對(duì)雙壁波紋管生產(chǎn)過程中的擠出機(jī)溫度的控制。通過對(duì)該生產(chǎn)過程的自動(dòng)化改造，將會(huì)使生產(chǎn)工藝得到優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量及管理水平得以提高。意義: a. 提高產(chǎn)品質(zhì)量 b. 解決因人為操作而造成的問題，提高生產(chǎn)效率。 c. 實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)化，提高生產(chǎn)管理水平。 43. 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1. 設(shè)備的制造精度、外觀和性能上和國(guó)外的設(shè)備明顯不在一個(gè)檔次 。2.在擠出機(jī)的溫度控制方面，國(guó)內(nèi)的許多廠商由于技術(shù)和投資，以及在控制器的選擇，溫度傳感器的選擇，A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換方面的選擇存在很多的技術(shù)方面的考慮不周全，而導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品精度和質(zhì)量上達(dá)不到使用的要求，壽命很短等弊端，而國(guó)外

3、在這個(gè)問題上已經(jīng)得到很好的解決。 54.系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)測(cè)量范圍：0140控制精度：0.5采樣點(diǎn)數(shù)：32點(diǎn)循環(huán)采樣時(shí)間：60秒實(shí)時(shí)時(shí)鐘：12小時(shí)顯示位數(shù)：8位顯示傳輸內(nèi)容：通道數(shù)、溫度、儀器號(hào)其他：具有上位機(jī)的通訊功能6第二章 總體方案設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)總體控制方案7第二章 總體方案設(shè)計(jì)2.控制器的選擇可以做系統(tǒng)控制器的有：?jiǎn)纹瑱C(jī)、PLC、工控機(jī)。 由于PLC兼容性比較差 ,工控機(jī)存儲(chǔ)量比較小且造價(jià)較高。所以本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制器。3.檢測(cè)元件的選擇 由于熱電偶在中低溫域測(cè)溫不準(zhǔn)確、熱電阻易受外部環(huán)境影響導(dǎo)致工作性能不穩(wěn)定。 本系統(tǒng)采用集成溫度傳感器作為檢測(cè)元件。8第二章 總體方案設(shè)計(jì)4.輸入通

4、道方案設(shè)計(jì) 要將溫度傳感器采集到的模擬信號(hào)傳達(dá)到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，必須將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。 因此，A/D轉(zhuǎn)換器是系統(tǒng)中必不可少的重要環(huán)節(jié)。5.輸出通道方案設(shè)計(jì) 因?yàn)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)接受的是模擬信號(hào)，所以要將控制器的控制信號(hào)傳遞給執(zhí)行單元，必須把數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成為模擬信號(hào)。因此，D/A轉(zhuǎn)換器是系統(tǒng)中必不可少的重要環(huán)節(jié)。9第二章 總體方案設(shè)計(jì)6.外部接口設(shè)備的選擇顯示設(shè)備 可以做顯示設(shè)備的有：LED,CRT,LCD。LCD故障率高 ，CRT其抗干擾能力差，而LED在亮度、功耗、可視角度和刷新速率等方面更有優(yōu)勢(shì)。 因此，本系統(tǒng)采用LED作為顯示設(shè)備。鍵 盤 鍵盤可分為獨(dú)立式鍵盤

5、行業(yè)矩陣式鍵盤兩種。由于本系統(tǒng)需要按鍵數(shù)量較多，因此采用矩陣式鍵盤 。 10第三章 硬件電路設(shè)計(jì)1.控制單元設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用8751作為主控制器。最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。 時(shí)鐘電路中，晶振采用6MHz晶振，電容選用30PF。 復(fù)位電路采用按鍵手動(dòng)復(fù)位。11第三章 硬件電路設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)連接圖12第三章 硬件電路設(shè)計(jì)2.信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)信號(hào)檢測(cè)元件采用集成溫度傳感器AD590。134.前向通道電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用CD4067多路模擬開關(guān)進(jìn)行通道數(shù)的選擇。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)14第三章 硬件電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用ADC08098位A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。15第三

6、章 硬件電路設(shè)計(jì)5.后向通道設(shè)計(jì)16第三章 硬件電路設(shè)計(jì)6.執(zhí)行機(jī)構(gòu) 本系統(tǒng)采用晶閘管三相調(diào)功模塊控制擠出機(jī)的加熱元件。 17第三章 硬件電路設(shè)計(jì)7. 擴(kuò)展芯片81558155有兩個(gè)8 位、一個(gè)6位的可編程并行I/O接口和一個(gè)14位的計(jì)數(shù)器，與8751單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用的芯片。8.外圍設(shè)備接口電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用采用共陰極LED，工作在動(dòng)態(tài)顯示方式，顯示的位數(shù)設(shè)有8位。第一，二位顯示通道數(shù)，第三到六位顯示檢測(cè)溫度值，第七，八位顯示儀器號(hào)。鍵盤采用矩陣式鍵盤，外接8x2鍵盤，鍵盤由16個(gè)鍵組成 。18第三章 硬件電路設(shè)計(jì)19第三章 硬件電路設(shè)計(jì)9.電源電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)需要

7、用到+5V、12V直流穩(wěn)壓電源。20第三章 硬件電路設(shè)計(jì)10.串行接口RS232 本系統(tǒng)采用的是串行接口RS232，目前RS-232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。 21第四章 軟件設(shè)計(jì) 本程序采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主要包括：主程序模塊、數(shù)據(jù)采集即處理子程序模塊、控制算法子程序模塊、鍵盤顯示程序模塊等。 本程序采用匯編語言編寫程序 。1.主程序設(shè)計(jì) 主程序主要實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)初始化、中斷初始化、定時(shí)器初始化以及鍵盤顯示子程序的調(diào)用等功能。 22第四章 軟件設(shè)計(jì)2.數(shù)據(jù)采集子程序 本系統(tǒng)采用的是定時(shí)采樣，采樣的周期為60S。利用單片機(jī)的定時(shí)器定時(shí)時(shí)間到進(jìn)入中斷程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集 。23第

8、四章 軟件設(shè)計(jì)3.數(shù)字濾波子程序 為了提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的可靠性，本系統(tǒng)中采用中值濾波的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。24第四章 軟件設(shè)計(jì)4.控制算法的選擇 本系統(tǒng)采用增量式數(shù)字PID控制算法，采用的PID參數(shù)整定的方法是試湊法。 255.動(dòng)態(tài)顯示程序 266.鍵盤輸入程序 27第五章 總結(jié) 本論文初步完成了波紋管擠出機(jī)溫度控制系統(tǒng)的軟硬設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)是單閉環(huán)系統(tǒng)，整個(gè)過程需要多路模擬開關(guān)、溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、控制器、D/A轉(zhuǎn)換器執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)備。在做設(shè)計(jì)的過程中需要更深一步的了解這些器件的原理、結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用；軟件的設(shè)計(jì)是要選擇具體的方案，選擇更適合生產(chǎn)的算法。在該設(shè)計(jì)中我選用了單片機(jī)。通過單片機(jī)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制實(shí)現(xiàn)了擠出機(jī)多點(diǎn)溫度控制。 在設(shè)計(jì)過程中，我翻閱了