烘干炉温度集散型智能控制系统设计
基于单片机的炉温温度控制系统设计
摘要在工业生产过程中，往往需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉的温度进行检测和调节，因此需要一种合适的系统对其温度进行精确控制。
由于单片机具有低功耗、高性能、可靠性好、易于产品化等特点，因此采用单片机对温度进行控制不仅节约成本，控制方法灵活多样，并且可以达到较高的控制精度，从而能够大大提高产品的质量，因此单片机被广泛应用在中小型控制系统中。
自动控制技术尤其是温度控制技术在国内外得到广泛的应用和发展。
时滞效应始终困扰着其实际应用，为此人们发明了多种控制方法来解决时滞问题，例如比例控制方式、DDC控制方式。
本文将针对一种温度控制方式进行学习，并设计一个以AT89S52单片机为核心、利用新型集成化智能1-Wire总线数字温度传感器DS18B20实现的温度采集控制系统，同时还阐述了直接数字控制（DDC）控制算法。
本系统按照模块化程序设计思想，完成了对系统软件部分的设计，给出了各个功能模块的设计思想和流程图。
温度采集控制系统不但能够准确地进行温度数据的采样转换，稳定进行升温、恒温的控制过程，而且可以记录温度—时间对应关系，并以现今广泛使用的液晶显示器作为输出设备，使数据读取更加直观。
现场仿真表明，该系统在测试过程中工作稳定，满足设计要求。
本设计采用以8位AT89S52单片机作为系统的CPU。
使用电加热器升温，配合键盘输入，液晶显示器显示。
具有硬件结构简单、人机界面友善、管理功能健全、系统可靠性高、记录数据准确、使用维护方便等优点。
关键字：温度采集系统；单片机；DS18B20；温度控制The Design of Furnace Temperature Control System Based onSingle Chip MicrocomputerAbstractIn the industrial production process, often require various types of furnace, heat treatment furnace, reactor temperature detection and regulation, so it needs a proper system of precise control of its temperature. as low power consumption single chip, high performance, reliability, easy-to-market commodity and so on, so to control the temperature using SCM not only save on cost, control method of flexible and diverse, and can achieve higher precision, which can greatly enhance the quality of the product, so SCM is widely used in the Small control system.The automatic control technique is a temperature particularly controls technique at domestic and international get the extensive application with develop. Time postpone effect perplex always in fact on the occasion of applied, for this person invents various controls method to resolve the problem of Time postpone. This paper introduces a design of temperature data acquisition system based on single-chip AT89S52. The system collects temperature data through 1-Wire Digital Thermometer DS18B20, and the control algorithm of DDC parameters is presented.This system according to mold a design for turning procedure design toughing, completing to system software part of designs, giving each function mold piece thought with flow chart. A function temperature control system can proceed accurately the data adopts the kind converts, stabilizing the proceeding heat, the control process of the constant temperature, and can satisfy completely to the request of the system accuracy. and can show them to the operators by the way of the Liquid Crystal Display. This system used the present the usage the LCD and actions output equipments, make data kept the view more. The results of the simulation show that the system works stably and meets the expected design requirements.The temperature data acquisition and control system adoption with 8 bit AT89S52 single a machine for system CPU. The usage electricity heating apparatus heats, matching with the keyboard importation, displays with the LCD. It has simple structure, high system reliability, and the data recorded are reliable and the operation and maintenance are convenient.Key words: temperature data acquisition system; single-chip; DS18B20; temperature control目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 选题的目的和意义 (2)1.3 炉温控制的国内外研究现状及发展趋势 (2)1.4 本系统的任务和本文的主要内容 (4)2 系统总体分析与设计 (5)2.1 系统方案选择 (5)2.1.1 主控芯片单片机的选型 (5)2.1.2 温度传感器的选择 (5)2.2 系统的组成和工作原理 (6)2.3 系统主要元件介绍 (7)2.3.1 AT89S52单片机简介 (7)2.3.2 1602液晶显示器 (10)2.3.3 DS18B20数字温度传感器 (14)2.3.4 固态继电器 (18)2.4 本章小结 (19)3 硬件系统设计 (20)3.1 单片机的最小应用系统 (20)3.2 温度采集转换系统 (21)3.3 升温驱动控制系统 (22)3.4 键盘显示系统 (23)3.5 报警系统 (25)3.6 系统电源模块 (26)3.7 本章小结 (27)4 软件系统设计 (28)4.1 软件总体设计 (28)4.2 系统初始化函数 (29)4.3 控制函数 (30)4.4 读温度子程序 (31)4.5 键盘显示函数 (32)4.6 时间函数 (33)4.7 本章小结 (34)5 系统的调试与仿真 (35)5.1 软件调试 (35)5.2 硬件调试 (36)5.3 本章小结 (37)6 结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (1)附录2 (18)1 绪论1.1 课题背景及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制，在许多工业场合中都是重要的环节。
烘干系统的自控设计原理
烘干系统的自控设计原理
烘干系统的自控设计原理涉及到控制系统的基本原理和烘干过程的特性。
自控设计原理主要包括以下几个方面：
1. 热量的调节：烘干系统通常需要提供一定的热量来将潮湿的物料干燥。
自控设计的原理是根据物料的湿度和烘干室的温度来控制加热系统的工作，通过传感器实时监测湿度和温度，自动调节加热系统的工作状态。
2. 通风的控制：烘干系统通常需要使用通风来排除潮湿的空气，保持烘干室内的干燥环境。
自控设计的原理是根据物料的湿度和烘干室的湿度来控制通风系统的工作，通过传感器实时监测湿度，自动调节通风系统的工作状态。
3. 时间的设定：烘干系统通常需要一定的时间来完成烘干过程。
自控设计的原理是设定一个烘干的时间，根据预设的时间来控制加热系统和通风系统的工作，确保在规定的时间内完成烘干过程。
通过以上原理的设计，烘干系统可以实现自动监测和调节，提高了烘干过程的效率和稳定性，同时减少了人工操作的需求，提升了自动化程度。
烘干炉温度控制系统设计
放大 器体 积小 、 隔离 电压高 、 非线性 失真小 等 突 出优
点． ４ ）实 现 了和车 间级监控 计 算机 之 问 的通讯 ． 在
制 算法 ， 通过 分析计 算 ， 到合适 的控制 量 以控制加 得
热元件 ， 从而实现对温度的控制． 控制系统的主要功 能特点 如下 ：
程的要 求 实现控 制， 具有重要 的现 实意义． 介绍 了烘干 炉温度控制 系统的基本组成和 工作原理 ， 比较详 细地论述 了
控 制 系统 的 硬件 设 计 、 据 处 理 和 控 制 策 略 、 数 以及 软 件 设 计 ．
关键词 ： 温度控制 ； 数据处理 ； Ⅱ 调 节 ；Ｏ ２ 片机 Ｐ） ８ 口 Ｏ单
为工 作人员 提供告 警提 示． ６ 构 化程 序设 计 增 强 了 系统 软 件 的 可 移植 ）结 性 ， 易 于调试 和检验 ． 也
示器 ， 以文 本和 图形 两种 方 式 实 现 了温 度 的实 时 显
示．
，
２ 系统 硬 件 电路 设 计
３ ）采用 １ ２位 高速 Ａ／ 转换 器 以 及 新 型 的模 Ｄ 本 系 统 由 ８ Ｃ ２ 单 片 机 、 ７ ＨＣ ７ 、 ｏ ３Ｏ ４ ３ ３ ７ ＨＣ ３ 、 Ｐ Ｍ ７ ５ ２构 成 最 小 应 用 系统 ， ４ １ ８ Ｅ ＲＯ ２ Ｃ １ 外
摘
要 ： 为 机 务 工 装 设 备 之 一 的 烘 干 炉 ， 炉温 的精 确 控 制 直 接 影 响 到 机 车 检 修 工 作 的 质 量 ， 作 其 因此 ， 计 烘 干 炉 设
温度 控 制 系统 ， 测 炉 温 ， 通 过 对 测 得 的 温 度 数 据 进 行 分 析 和 计 算 ， 到 合 适 的 控 制 量 ， 而 对 温 度 按 照 工 艺 流 检 并 得 从
智能温控系统设计
智能温控系统设计1.传感器部分：智能温控系统需要使用温度传感器实时监测室内和室外的温度变化，可以选择具有高精度和高稳定性的传感器，如PTC传感器或热电偶传感器。
2.控制器部分：智能温控系统需要使用微处理器或嵌入式系统来处理传感器数据，并根据预设的算法来决定供暖或制冷设备的开关状态。
控制器应具备高性能和低功耗，以确保系统的稳定性和可靠性。
此外，还应该考虑控制器的各种接口，以便与其他设备进行通信。
3.用户界面部分：智能温控系统通常需要一个用户界面，以便用户可以方便地调节温度和设置温度范围。
用户界面可以使用触摸屏、按钮或遥控器等多种形式。
此外，还可以考虑将系统与智能手机等移动设备连接，以实现远程控制和监控。
4. 通信部分：智能温控系统可以通过有线或无线方式与其他设备通信，以获取室内和室外的温度数据、控制设备运行等。
有线通信可以选择以太网或RS485等标准接口，无线通信可以选择Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等技术。
5.算法部分：智能温控系统的核心部分是算法，通过有效的温度控制算法，智能地调节供暖或制冷设备的运行。
常见的算法有PID控制算法和模糊控制算法等，可以根据实际需求选择适合的算法。
6.能源管理部分：智能温控系统应该考虑能源的合理利用，通过运用能源管理算法，调整供暖或制冷设备的工作时间和功率，以降低能源消耗。
例如，可以根据室内外温度差异的变化调整供暖设备的工作时间。
1.系统的稳定性和可靠性：智能温控系统需要具备良好的稳定性和可靠性，能够准确地根据温度变化和用户需求进行控制。
因此，在硬件选择和软件设计上应该注重品质和稳定性。
2.用户体验：智能温控系统应该简洁、易操作，用户可以按照自己的需求随时调整温度和设置时间表。
同时，用户界面的设计也要符合用户的使用习惯。
3.系统的扩展性：智能温控系统应该具备良好的扩展性，可以与其他智能家居设备集成，如智能灯光、智能窗帘等。
同时还应该考虑系统的升级和扩展，以适应未来的需求变化。
粮食烘干机自动控制系统设计
江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院电子信息学院专业电气工程及其自动化专业学生姓名班级学号指导教师二零年六月江苏科技大学本科毕业论文粮食烘干机自动控制系统设计Design of automatic control system of grain dryer摘要我国至今为止，各项事业蓬勃发展，尤其是粮食生产加工的发展一直受到国家党中央的高度重视。
粮食生产是国家发展的根基，万民平安和谐发展的源头。
而每年由于粮食烘干不及时而造成的粮食腐烂、浪费给国家民生和经济都会造成巨大的损失，所以解决粮食的烘干问题具有很大的意义。
本课题主要是在JX-300X组态软件包的基础上，对粮食烘干机自动控制系统进行组态(包括主机、操作站、数据转发卡、I/O卡件、I/O测试信号点、回路、流程图等的设置)、编译、监控。
通过控制粮食在烘干塔内的停留时间与干燥过程中干燥段和冷却段入口风的温度与压力来控制烘干塔出口处的粮食含水量，使其出口处的粮食含水量达到14±0.5%左右，以满足国家粮食的储存标准。
最后，通过现场试验，模拟储存仓的单回路控制，来控制粮仓储量以及粮食下放的流量。
同时，通过毕业设计充分了解了JX-300X组态软件的强大，也希望本课题可以作为基于JX-300X组态系统等相关试验的参考依据。
关键词：粮食烘干机；自动控制系统；组态；监测AbstractOur country so far, the cause of vigorous development, especially the development of food production and processing of the CPC Central Committee has always attached great importance by the state. Food production is the foundation of national development, and the people safe and harmonious development of the source. And every year due to grain drying is not timely rot caused by food waste to the country's livelihood and the economy will result in huge losses, so to solve the problem of food drying of great significance.The main subject is in the JX-300X configuration package, based on the grain dryer automatic control system configuration (including the host, operating station, data forwarding card, I / O cards, I / O test signal points , loop, flow charts and other settings), compiling, monitoring. Food in the drying tower by controlling the residence time of the drying process of drying and cooling sections with the inlet air pressure to control the temperature at the outlet of the drying tower grain moisture content, grain moisture content at the outlet to reach 14 ± 0.5 percent, in order to meet national food storage standards. Finally, field tests, simulated storage silos single-loop control, to control the granary reserves and food decentralized traffic. Meanwhile, graduation design fully understand JX-300X powerful configuration software also hope this project can serve as JX-300X-based configuration system and other related tests of reference.Keyword ：Grain dryer ；Automatic control system ；Configuration ；Monitor目录第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2 国内外研究现状与研究的局限性 (1)1.3 本文的主要研究内容 (4)第二章 JX-300组态软件介绍 (5)2.1 JX-300组态软件简介 (5)2.2 集散控制简介 (6)2.3 SCKey组态软件特点 (6)第三章烘干机简介 (7)3.1 粮食的干燥原理 (7)3.2 粮食的干燥条件 (7)3.3 干燥设备的分类 (8)第四章系统组态设计 (9)4.1整理硬件及I/O信息，分配测点 (9)4.2 建立组态文件 (11)4.3 主机设置与操作站设计 (12)4.4 控制站I/O组态 (13)4.5 控制方案的组态 (14)4.6 操作小组组态 (17)第五章仿真与现场模拟调试 (24)5.1系统总貌实时监控画面分析 (24)5.2 系统控制分组实时监控画面分析 (24)5.3 系统监控趋势图分析 (25)5.4 系统流程图监控图分析 (26)5.5 系统一览监控图分析 (26)5.6现场模拟调试 (27)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)第一章绪论1.1 研究背景我国是传统的农业生产大国，保证粮食生产是关系到国民经济的关键所在。
基于51单片机 的烘干箱智能温度控制器毕业设计 初稿
开封大学毕业设计题目烘干箱智能温度控制器设计姓名李振华学号 **********专业班级 09电气一班分院机电工程学院指导教师董卫军2011年 12 月 23 日摘要温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，本文设计了一种基于A T89C51的温度检测及报警系统。
该系统将数字温度传感器DB18B20通过模拟放大电路接在模数转化器A D C0809的输入端，然后将A D C0809的输出端接在控制器的一个端口上,对传感器温度进行采集,将采集到的温度值与设定值进行比较,当低于设定的上限温度时,通过打开加热电路来使温度自然冷却。
文中给出了系统实现的硬件原理图及软件流程图。
经实验测试表明,该系统测量精度高、抗干扰能力强、报警及时准确,具有一定的参考价值。
该系统设计和布线简单，结构紧凑，体积小，重量轻，抗干扰能力强，性价比高，扩展方便，在大型仓库，工厂，智能化建筑等领域的多点温度检测中有广阔的应用前景。
关键词：D B18B20；A D C0809；A T89C51；C D4511。
\目录摘要 (ii)Abstract ............................................... 错误!未定义书签。
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1 温度控制器绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2温度检测系统的国内外状况 (2)2 整体系统方案 (3)2.1 系统整体方案和结构 (3)2.2系统硬件接线图 (4)3 系统硬件电路设计 (5)3.1主机控制电路 (5)3.2温度采集电路 (8)3.3模数转换电路 (12)3.4数码显示电路 (16)3.5 键盘输入电路与加热控制电路 (18)4 程序设计 (21)4.1 主程序设计 (21)4.2温度检测模块 (23)4.3数值转化模块 (25)4.4 BCD显示模块 (27)4.5比较加热模块 (29)4.6键盘中断程序 (30)总结 (35)参考资料 (36)致谢 (37)1 温度控制器绪论1.1课题背景测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数，运用科学计算的方法，综合各种先进技术，使每个生产环节都能够得到有效的控制，不但保证了生产的规范化、提高产品质量、降低成本，还确保了生产安全。
热处理电炉集散控制系统-热处理温度控制系统
热处理电炉集散控制系统概述本公司开发的热处理集散控制系统，采用了多项新技术、新产品、新观念，具有较高的测控指标和自动化水平，既适用于新建项目的电炉设备配套，也适用于传统热处理车间的技术改造。
特点主要功能及及特点主要功能1.适用于控制各种工业电炉（如井式炉、箱式炉、台车炉、罩式炉、真空炉等）自动实现所要求的控温工艺。
2.可同时控制1—32个温度点（根据电炉结构的复杂程度，控制1—32台电炉），支持同一电炉的多回路(多温区)同步调节，即分段同步控温，大幅度降低操作的复杂程度，提高控制效果。
3.RS—485工业现场总线结构，上、下位机分级控制。
4.关键硬件经过严格选型，上位机采用工业控制计算机；下位机采用可编程序且具有通讯功能的智能PID调节器（智能仪表）或测温模块。
5. 主回路调节采用可控硅或固态继电器模块无触点控制，控制精度高、运行可靠、无噪声。
6.系统的控制软件系为热处理车间“量身定做”的专业测控软件，充分考虑了各种热处理电炉运行、工件热处理各道工序的需求和特点，充分考虑了热处理行业的特点和各种个性化需求；具有很强的针对性。
7.工艺曲线图形化设置、管理与操作是本系统软件设计的一大特色。
操作人员通过上位机对电炉的管理（包括工艺曲线的设置、下传、启停等操作）变得十分简单。
目前的各种组态软件均难以实现本软件的此项功能指标。
8.自动记录过程控制曲线。
除温度曲线外，可选择工艺设定曲线和控温调节记录曲线。
对各电炉、各台智能仪表的工艺控制均有独立的记录曲线，记录文件可长期保存在硬盘中作为历史记录供随时调阅、打印。
9.除了通过调节加热功率按曲线规定控制升温、保温和降温，还可以使用单独的调节回路，按降温曲线实现“通风冷却”（如通过调节变频器、电动调节阀等调节冷风流量）的控制。
10. 完善的报警功能，具有报警事件自动记录功能，事件记录可长期保存。
11. 对关键参数设置、改动具有密码保护，只有设备管理员方可进行更改和设置。
正压烘炉装置控制系统设计方案
正压烘炉装置控制系统设计方案1.控制系统硬件设计方案首先，针对正压烘炉装置的操作、监测和保护需求，需要选用适当的硬件设备。
包括PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、HMI(Human Machine Interface，人机界面)、传感器和执行器等。
PLC是整个控制系统的核心，通过PLC可以对整个烘炉装置的运行进行控制。
在选择PLC时，需考虑其计算能力、通信接口和适应性等因素，以确保能够满足烘炉装置的需求。
HMI是用于操作和监测烘炉装置的界面，通过HMI可以实时监测烘炉温度、压力等参数，并对烘炉装置进行启动、停止和调整等操作。
在选择HMI时，需考虑其显示效果、操作界面的友好程度和与PLC的通信方式等。
传感器用于实时监测烘炉装置的温度、压力、流量等参数，并将其转化为电信号输入到PLC中进行处理。
常用的传感器有温度传感器、压力传感器和流量传感器等。
执行器用于控制烘炉装置的各种执行机构，如电磁阀、电机和继电器等。
通过PLC信号驱动执行器进行相应的操作。
2.控制系统软件设计方案控制系统软件设计方案包括对PLC的程序设计和HMI的界面设计。
PLC程序设计主要包括控制程序、报警程序和通信程序等。
控制程序主要是根据烘炉装置的工艺要求，设计相应的控制逻辑，实现对烘炉装置的启停、调温、调压等控制功能。
报警程序用于监测烘炉装置的异常情况，并及时发出声光报警以确保安全。
通信程序用于与HMI进行数据交换，将烘炉装置的状态信息发送给HMI进行显示和操作。
HMI界面设计主要考虑界面的布局、操作逻辑以及与PLC的通信。
界面布局应该简洁明了，操作逻辑应该符合人机工程学原理，使操作人员能够方便地掌握烘炉装置的运行情况。
与PLC的通信主要是通过以太网或串口等方式进行数据交换。
3.控制系统可靠性设计方案为了保证正压烘炉装置的安全运行，需对控制系统的可靠性进行设计。
首先，选用高可靠性的硬件设备，如PLC、传感器和执行器等。
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烘干炉温度集散型智能控制系统设计收稿日期:2010-03-30;修订日期:2010-06-04基金项目：北方民族大学校级项目“基于遗传算法的模糊神经网络控制器的研究”的研究成果（项目号：2007Y030）作者简介:马占有（1979-），男，宁夏固原人，讲师，研究方向：嵌入式系统和智能控制。
马占有（北方民族大学基础教学部，银川750021）摘要:烘干炉温度控制工艺复杂,为保证生产过程长期稳定和安全的运行,设计和开发了集散型控制系统,即单片机智能控制器和微机温度控制系统两级集散控制系统。单片机智能控制器以AT89C52单片机为主体，以模糊自适应PID控制算法为控制器，具有处理复杂数据的能力和复杂控制的功能。当微机温度控制系统出现故障时，单片机智能控制器又可作为一个独立的控制系统对烘干炉温度进行控制。实际运行过程表明此系统具有较高的灵活性和可靠性。关键词:集散控制系统；模糊自适应PID控制器；单片机智能控制器；微机温度控制系统中图分类号:TP271文献标识码:A文章编号:1008-8725（2010）11-0222-02
DesignofDistributedandIntelligentControllerforDryingOvenTemperature1MAZhan-you（TeachingDepartmentofUniversityFoundationNorthUniversityforNationalities,Yinchuan75002，China）Abstract:Becauseofthecomplexityofdryingoventemperaturecontrol，inordertoensurelong-term,stableandsaferunning,thedistributedcontrolsystemofthedryingovenisdeveloped.IntelligentcontrollertakesAT89C52SCMastheprincipalpartandfuzzyself-tuningPIDcontrollingarithmeticascontroller,whichhasfunctionsofworkingonintricatedataprocessingandintricatecontrol.ItisdesignednotonlyasamemberofTDCworkingwithcomputerbutalsoasaself-governedintelligentcontroller,andshowsmoreflexibilityandsecurity.Keywords:distributedcontrolsystem;self-tuningfuzyPIDcontroller;intelligentcontroller;PCtemperaturecontrolsystem
0引言电机是国民经济生产中使用最广泛的机电设备之一，绕组又是电机的“心脏”，其匝间绝缘的优劣直接决定了电机的寿命。绕组中的微孔和薄层间隙容易吸潮，影响绝缘电阻，并使绝缘导热性变差，由于存在空隙，氧或其他腐蚀性气体与绕组接触面积加大，导致氧化和腐蚀，在电场作用下绝缘中的空气容易电离引起击穿。绝缘处理的目的就是将绕组中所含潮气驱除，而用漆填满绝缘内层中所有空隙和覆盖表面。电机绝缘处理可分为预烘、浸漆、烘干（固化）3个主要工序，其中预烘工序和烘干工序要求温度的变化要遵循一定的工艺曲线，这就要求相应的温度控制系统要能够实时获得温度信息并进行实时控制。该系统采用模糊自适应PID算法作为控制器和AT89C52单片机作为控制器核心部件，结合微机温度控制系统的集散控制系统。实际运行过程表明该系统调节时间短、超调量小且稳态误差在±3℃内，相对于PID控制器来说，本系统对干扰有很强的抑制能力，而且采用两级集散控制系统，适应性广，灵活性强。
1温度集散控制系统的总体设计
烘干炉温度控制系统采用微机温度控制系统与智能控制器进行控制烘干炉温度的两级集散控制系统。微机温度控制系统是远离烘干炉，通过RS485串口与智能控制器进行通信，在线实时调节被控参数，达到对烘干炉温度的控制，同时对采集的烘干炉温显示、报警、存储等功能。为了防止微机温度控制系统在不能工作时带来的损失，智能控制器也设计有键盘、显示和报警等功能，这样当微机温度控制系统不工作时，智能控制器可以直接控制烘干炉温度。除了
微机和智能控制器，系统还具有检测装置、执行机构和通信装置。图1是温度集散控制系统的总体设计。
2单片机智能控制器设计2.1单片机智能控制器硬件设计温度集散控制系统的工作原理是利用热电偶传感器测出炉中的温度，将温度信号转换为电压信号，烘干炉中共装有5路传感器，其中1路作为控制信号，其它4路作为温度检测信号，用来监测炉内各点温度情况以及控制信号是否出现异常。由于温度变化比较缓慢，利用多路开关元件分别选通五路电压信号放大后送A/D转化，转化后的数字信号送智能控制器处理，其中控制信号与设定值进行比较，计算的差值经D/A转换后经光电驱动后送双向可控硅来调节三相电源导通，控制加热电阻，同时与微机温度控制系统进行通信，由微机温度控制系统通过设置参数、显示、存储等来管理和调节温度控制系统，见图2。2.2单片机智能控制器控制算法设计2.2.1模糊自适应PID控制算法的原理目前被广泛采用的为二维模糊控制器，模糊控制器由常规PID控制器和模糊推理两部分组成，模糊推理部分实质就是一个模糊控
第29卷第11期2010年11期煤炭技术CoalTechnologyVol.29,No.11November,2010
图1温度集散控制系统马占有：烘干炉温度集散型智能控制设计第11期·223·
图9温度采集控制系统图10烘记温度控制系统总体模块图
图7主流和序流程图图8模糊自适应PID算法流程图
制器，它的输入是偏差e和偏差变化率ec，输出是PID控制器3个参数△Kp、△Ki、△Kd。模糊自适应PID是找出PID3个参数和偏差e和
偏差变化率ec之间的模糊关系，在运行中通过不断检测e和ec的值，根据模糊控制表在线修改PID控制器的3个参数，以满足不同e和ec时对控制参数的不同要求，从而使被控对象具有良好的动、静态性能。模糊自适应PID控制器的结构图如图3所示。
2.2.2模糊自适应PID控制算法的仿真模糊自适应PID控制器的仿真过程是在MATLAB的Simulink环境中完成的，仿真模型如图4所示。
其中如图5所示的Fuzzy控制器封装在图4Subsystem中。
烘干炉是一Ki个具有自平衡能力的对象，可用一阶系统纯滞后环节来描述。通过测量烘干炉的温度拟合出系统的静态增益K=4,时间常数T=200,纯滞后时间τ=50,拉斯变换得出烘干炉温度的数学模型见公式1。用扩充临界比例度法来整定数字PID控制器的3个参数Kp=1.0899,Ki=0.0312,Kd=10.882。PID控制器、模糊控制器、模
糊自适应PID控制器仿真结果见图6所示。
G!"s=4e50s200s+1（1）
由图6可以明显看出，PID控制器响应曲线的动态性能差；纯模糊控制的稳态误差大；而参数模糊自整定PID控制策略可实现调节时间短、超调量小、稳态误差小等非常理想的性能指标。因此，选择模糊自适应PID控制器作为智能控制器的控制算法。2.3单片机温度控制器软件设计（1）主程序包括AT89C52本身的初始化以及各种并行I/O口的初始化等，其中主程序的流程图见图7。（2）模糊适应PID算法根据计算出的模糊控制表，分别在线整定PID的Kp、Ki、Kd3个
参数的模糊自适应PID控制算法流程图见图8。
3微机温度控制器管理软件实现该系统采用小型分布式测控网络的集散控制系统，微机温度控制系统采用PC机，不但实现了串口通信，而且还实现了一些日常的管理功能，温度采集管理显示主界面见9所示：其主要的功能如下图10所示。
4结束语
文中的内容是结合改造西北骏马集团的电机绝缘处理设备烘干炉温度控制而设计的两级计算机集散型控制系统，单片机温度控制器以AT89C52单片机为主体,软件主要由单片机高级语言C51实现；微机温度控制系统主要由VisualBasic语言来实现；微机温度控制系统和单片机温度控制器之间的通信是通过RS485总线实现。经过现场测试，该温度控制系统达到了预期的设计要求。同时，该控制系统作为集散型温度控制系统，实际运行过程中具有较高的灵活性和可靠性，因此，也适合应用于其它的温度控制场合。参考文献：[1]吴振顺，姚建均，岳东海.模糊自整定PID控制器的设计及其应用[J].哈尔滨工业大学学报，2004，（11）：1578-1580.[2]刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真(第二版)[M].北京：电子工业出版社，2004.[3]毛建东.史密斯模糊整定PID控制器的设计及仿真[J].微计算机信息，2006，22（11-1）.[4]胡汉才.单片机原理及系统设计[M].北京:清华大学出版社，2002.[5]刘和平.单片机原理及应用[M].重庆：重庆大学出版社，2002.[6]徐爱钧.单片机高级语言C51应用程序设计[M].北京：电子工业出版社，2002.[7]郝铭,等.基于RS485总线分布式智能控制系统的设计与实现[J].自动化与仪表，2005.[8]刘文怡.基于RS485总线多机通信系统可靠性的研究[J].弹箭与制导学报，2005，25(3).[9]李长林.VisualBasic串口通信技术与典型实例[M].北京：清华大学出版社，2006.（责任编辑吕瑶）
图2烘干炉单片机温度闭环控制系统图3模糊自适应PID控制器的结构图图4Fuzzy整定PID控制器的仿真模型图5Fuzzy控制器的仿真模型
图6PID控制器、模糊控制器、模糊自适应PID控制器仿