基于RS-485通讯的多路温度控制系统的实现
具有RS485通信功能的8路温度检测仪软件设计毕业设计

具有RS485通信功能的8路温度检测仪软件设计毕业设计摘要温度是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一,生产过程需要对温度进行检测和控制。
为了满足对温度采集和测量要求,实现对各个支路温度的检测,本系统就是采用了AT89S52为主控的8路温度检测的系统。
该系统可以实现多个点的温度检测和数值显示并且具有RS-485通信功能。
该系统包括的模块主要有温度的采集,单片机的控制,AD转换,温度值的显示,RS-485通信。
它主要使用的是热敏电阻Pt100温度传感器实现温度检测,并通过AD转换对采集到的数值进行转换,随后将温度显示在液晶屏上,并对温度设置上下阈值来实现温度报警功能。
论文首先简单介绍了该系统的基本原理及整体结构,接着分硬件、软件两部分对整个系统进行阐述,其中软件部分详细描述。
最后是系统的调试与分析,对系统的功能进行了验证。
关键词:AT89S52, RS-485,AD转换, PT100温度传感器ABSTRACTTemperature is one of the most common parameters in industrial production and automatic control of technological, there is the need of the detection and control in the productive process. In order to meet the requirement of temperature acquisition and measurement to detect eight-channel`s temperature, so we will design a simply temperature detection system which focus on the AT89S52.This system can detect the temperature, display the values of number with RS-485 communication function. This system includes the collection of temperature, the control of the single chip microcomputer, AD conversion, display the temperature value and RS-485 communication. It detect temperature and transfer the temperature which is mainly use a PT100 temperature sensor. Then display the temperature on the Liquid Crystal Display. And set up the top and the bottom temperature value. If the temperature doesn`t reach the range of the top and bottom ,the system will give an alarm.This paper first introduces the basic principle and the massive structure of the system. Then it is divided into two parts to the whole system hard ware and software are described, the software part will give a detail description. Finally there is a need to debug and analyze the system to testify the system.KEY WORDS:AT89S52, RS-485 communication, AD conversion,Pt100 temperature sensor目录前言 (1)第1章绪论 (3)1.1基本原理 (3)1.1.1传感器部分 (3)1.1.2 主控制部分 (4)1.1.3 AD转换模块 (4)1.1.3.1 ADC0809简介 (4)1.1.3.2 ADC0809原理 (5)1.1.4 485通信模块 (6)1.2系统方案 (6)1.2.1系统的整体结构 (6)1.2.2 软件介绍 (7)1.3 章节安排 (8)第2章硬件设计 (9)2.1 总体设计 (9)2.2 系统主要器件的介绍 (10)2.2.1 单片机AT89S52 (10)2.2.2 A/D转换芯片 (11)2.2.3 温度传感器 (12)2.2.4 显示LCD 1602 (12)2.2.5 MAX485芯片 (12)2.3 总体电路图 (13)第3章软件设计 (15)3.1 主程序的设计 (15)3.2 AD转换子程序设计 (17)3.3 LCD温度显示程序设计 (19)3.4 报警子程序设计 (22)3.5 按键设置程序设计 (22)3.6 RS-485通信模块程序设计 (24)第4章调试与仿真 (26)4.1 软件仿真 (26)4.1.1 建立程序文件 (26)4.1.2 加载目标代码文件 (29)4.1.3 进行调试与仿真 (29)4.2 硬件调试 (31)4.3 产生的问题与分析 (33)第5章结论与展望 (34)5.1 结论 (34)5.2 展望 (34)参考文献 (35)附录系统程序 (38)前言在人类的生产生活之中,温度扮演着极其重要的角色,温度对工业的发展有着及其重要的影响,因此传感器也有着飞速的发展,来适应这种对温度的检测要求。
基于RS-485总线的多点测温系统原理与实现

第l 5 卷第 1 期
的温度 , 并将 当前 温度 与设 定温 度 比较 , 若 当前 温度 高于或 低于设 定 温 度 时 , 立 即 报 警 。二 是 向主机 传 送温度 等数 据 。从 机 结构 框 图 如 图 2 。从 机 电 路包 括单片 机 、 键 盘显示 电路 、 温度传 感 器 、 报警 电路 、 通
答方 式 , 其协议 如下 : ( 1 )单片 机复位 后 , 主机为 发送 状 态 , 从 机 为接 收状 态 , 主机发 出广 播 数 据 ( 如O X F F ) , 所 有 从 机接 收 到后 , 置S M 2=1 。
允许 连接 多个 收发器 , 即具 有 多站 能力 , 可 方便 地 建
立 起设 备 网络 。本文 中 R S一 4 8 5接 口组 成半 双工 网
1 9 6 9年 公布 的通 信协 议 , 标 准对 串行 通 信接 口的信
号线功能、 电气特性都作 了明确规定。对 于近距离 通信, 目前较 为常用 且 简单 的是三 线 制接 法 , 即发 送
信接 口等 。
表 1 主 从机 通 信 中的 帧 格 式
数 据 帧 格 式
温度 传 感 器
单 片机
= ●
, l பைடு நூலகம்
通 信 接口
R S一 4 8 5总线 通 信 采 用 半 双 工 通 信 方 式 , 每 个
从机 分配一 个 地址 号 , 任 何 时 刻 只 能有 一 台 主机 发 送 。在多 机通 信 中采 用 主 一从 结 构 , 主 机 与从 机 可 以双 向通信 , 从 机 之 间 只有 通 过 主机 才 能 通 信 。每 个从 机分 配唯 一 一个 地 址 , 主从 机 之 间 采用 一 问一
利用RS_485实现多路温度测量

责任编辑:韩汝水65ApplicationDesign Ideas Design引言在孵化设备的科研过程中,常常用多路温度测试仪来对孵化机器内部的温度场进行测量,而我们以前用的多路温度测试仪是用两片16选1的模拟开关来完成对32路温度的测量, 温度的采样时间受模拟开关开通关断时间的限制,开关信号对温度采样也造成了一定的干扰。
在实际使用过程中还常受到温度采样路数(如8路、20路、64路、70路,128路等)的限制,为能更灵活的应用该多路温度测试仪,我们采用了主从机RS-485通讯的模式来完成多路温度的测量。
每个从机采样8路温度并作为一个模块,每个从机有独立的地址,这样我们就可以在主机通讯负载能力范围内灵活的配置从机模块的数量,并且能提高温度采集的及时性和准确性,为科研实验提供便利工具。
利用RS-485实现多路温度测量Using RS-485 to Implement Multi-Temperatures Measurement郭庆亮 中国电子科技集团公司第四十一研究所(青岛266555)郭庆亮:工程师,研究方向为自动化产品硬件开发。
摘要:本文介绍了一种主、从机之间通过RS-485通讯实现的多路温度测量电路。
每个从机可以采样8路温度信号,主机最多可以与32台从机进行通讯。
关键词:主机;从机;RS-485;多路温度测量DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2010.02.010硬件设计总线式主从机结构框图如图1。
主机我们采用Atmel公司的高性能8位处理器ATMEG128L-8AI,该芯片具有128k的ISP-FLASH、4k的EEPROM、4k的SRAM,该芯片容量大、可重复在系统编程、指令丰富并且执行速度快。
主机主要完成以下功能:从机地址识别、与从机的通讯、实时温度显示、按键处理、温度软校准以及从机扩张选择,主机功能框图如图2。
实时温度显示采用19264单色点阵液晶,该液晶没有背光时仍能正常查看,只是为了在夜间查看,我们增加了液晶背光功能。
基于RS485总线实现蔬菜大棚的温湿度监控系统(三个大棚)

目录摘 要 (2)第1章 概述 (3)1.1系统设计背景 (3)1.2设计要求 (3)1.3蔬菜大棚温湿度监控系统的简图 (3)1.3系统功能、优势及特点 (4)第2章设计内容 (4)2.1总体方案的设计 (4) (4)2.2系统主要电路的设计 ......................................................................................................... 5 芯片89C51共有40个引脚,其中电源引脚有4个,控制引脚有4个,并行的I/O 接口有32个,其引脚图如图所示: ............................................................................................. 5 2.2.5 键盘输入电路 . (9)2.3 SHT10数据采集 (9)2.4超温湿报警和温湿度值的LCD 显示流程图 (11)2.5系统上位机流程图 (11) (11)2.5系统的原理图 (12)2.5.2 系统下位机原理图 ............................................................................................. 12 开始系统初始化显示更新 键盘中断 软件抗干扰 读键盘中断返回 串行口中断 传递信息 中断返回 复位电路RS485电路 AT89C51电源显示电路报警电路按键电路第 3 章课程设计总结 (12)参考文献 (12)第1章概述31.1系统设计背景31.2设计要求31.3蔬菜大棚温湿度监控系统的简图41.3系统功能、优势及特点4第2章设计内容42.1总体方案的设计42.1.1设计思想42.1.2系统组成及框图52.2系统主要电路的设计62.2.1主要芯片89C51的功能及引脚图62.2.2温湿度检测电路的设计72.2.3复位电路的设计错误!未定义书签。
基于RS-485总线的远距离温度监控系统的设计

基于RS-485总线的远距离温度监控系统的设计李金娟【摘要】This paper introduces the hardware circuit of remote temperature monitoring system of RS-485 bus design, schematic design, design based on software development process, the use of DS18B20 microcontroller reads the temperature conversion value, and then in the digital tube display function. Has the advantages of simple structure, good controllability, convenient advantages, has certain practical value.%文章介绍了基于RS-485总线的远距离温度监控系统的硬件电路设计、原理图设计、软件开发流程设计,使用单片机读取DS18B20的温度转换值,然后在数码管完成显示的功能。
具有结构简单,可控性好,方便实现的优点,具有一定的实际价值。
【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】2页(P68-69)【关键词】RS-485总线;温度监控系统【作者】李金娟【作者单位】潍坊工商职业学院,山东诸城 262200【正文语种】中文RS-485是一种多发送器标准,在通信线路上最多可以使用32对差分驱动器/接收器。
如果在一个网络中连接设备超过32个,还可以使用中继器。
RS-485的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑1和逻辑0,由于发送方需要两条传输线,接收方也需要两条传输线,传输线采用差动信道,所以它的抗干扰控制性好,又因其阻抗低,无接地问题,所以传输距离可达1200米,传输速率可达1Mpbs。
基于RS-485总线远程多点分布式温度监控系统的设计

图 1 原 理 图
视 化 程 序 设计 语 言 , 简单 易行 , 吸 收 了 面 向 对 象 程 序 设 计 的 既 又 新 思 维 , 其 功 能 更 加 加 强 , 发 周 期短 。 使 开 Vs a B sc . 制 实 时 动 态 血线 , i l a i60绘 u 方法 有 以下 几 种 : 1使 用 Pcue o ) i rB x控 件 , 合 Ln t 结 ie方 法绘 制 。将 串 口或 是 其他 仪 器 中监 测 到 的 数 据 送 往 Pcue o ,而 曲线 的绘 制 一 般 i rB x t
D 1 B 0在 使 用 中不 需 要 任何 外 围 元 件 , 部 传 感 元 件 及 转 换 S 2 8 全
2 使用 Wid ws AP 的 Ln T 0 Pcre o ) no I i o 在 it B x上绘 制 。 e u
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冷 雪锋
( 常州轻工职业技术学院, 江苏 常州 2 3 6 ) 1 14
摘 要
设 计 了一 种 基 于 R 一 8 S 4 5总线 远程 多点 分布 式 温度 监控 系统 , 系统通 过 在 环 境现 场 放 置 多 个 D 1 B 0数 字 温度 传 感 该 S8 2
基于单片机温度控制系统RS485通信
{
case 1:
address = 0x80 + y;
break;
case 2:
address = 0xc0 + y;
break;
default:
address = 0x80 + y;//若果输入的不是第1、2行的行的话,默认在第1行显示
break;
}
address = address - 1;
void LCD1602_char(unsigned char x,unsigned char y, char ddata);//单字符显示函数
void LCD1602_string(unsigned char x,unsigned char y, unsigned char *p);//字符串显示函数
/**************************主函数*****************************/
void main()
{
LCD_init();//1602初始化
KEY_Init();//按键初始化
Delay_xms(10);
while(1)
{
LCD1602_string(1,1,str1);
switch(x)
{
case 1:
address = 0x80 + y;
break;
case 2:
address = 0xc0 + y;
break;
default:
address = 0x80 + y;
break;
}
address = address - 1;
while(1)
{
基于485总线的温度测控系统的设计
郑州轻工业学院课程设计说明书题目:智能仪器仪表设计与实践姓名:谢谢大姐学弟们院(系):电气信息工程学院专业班级:自动化01班学号:指导教师:成绩:时间:2015年01月05日至2015年01月23日郑州轻工业学院课程设计任务书题目基于485总线的温度测控系统的设计专业、班级自动化1班学号54110101012姓名刘丽主要内容、基本要求、主要参考资料等:主要内容●实现单片机控制单总线DS18B20的温度测量功能。
●基于485总线,实现实验室内的主从测控系统。
上述内容为基本要求,可按照自己的理解增加功能使之更完善。
并对功能详细说明。
基本要求●明确课程设计任务,复习和查阅相关资料。
●按照要求对设计进行说明,给出总体设计方案,设计原理。
●软件编程必须有流程图,程序必须加注释,各程序段的开始要注明该段功能和作用。
●写出体会和总结要求使用B5打印稿或16开纸手写,不少于5000字。
格式遵照学校规定。
主要参考资料●“单片机与控制技术” 杨宁主编,北京航空航天大学出版社●“智能仪器技术及其应用” 方彦军孙健,化学工业出版社●“电子技术应用”、“电子设计应用”等期刊●(单片机和元器件资料)● (元器件资料)● (电子产品世界)完成期限:2015年1月23日指导教师签名:课程负责人签名:2015年1 月5 日摘要长期以来,我国北方地区城镇居民采暖一般按住宅面积而不是实际用热量收费,导致用户节能意识差,造成严重的资源浪费。
显然这种计量方法缺乏科学性,不仅如此,虽然国外热能表研究时间较长,但是进口热能表价格较为昂贵,所以研究一款经济实用符合我国国情的热能表非常必要。
本文介绍了基于STC12C5204AD单片机为基础的热能表模块的总体设计方案。
设计的热能表硬件部分由单片机模块、测温模块、流量传感器模块、GSM通信模块、显示模块、按键模块和电源模块组成。
软件部分由主程序、按键程序、流量采集程序、温度采集程序、AD转换、计算程序、GSM模块程序、显示程序等。
基于RS_485和组态王的机房温度远程监控
组态王提供的与通用单片机的通信协议可以支持 HEX型和 ASC II型 , HEX型效率较高 ,设计遵循 HEX 型通信协议 。首先需要对通信参数进行设定 ,包括数 据位 、停止位 、波特率 、校验方式 ,这些参数可以由单片 机设定 ,组态王中的设定与单片机一致 。 3. 2. 2 数据传输格式
TAN W ei2p ing, HU Rong2qiang, ZHANG Xiang2liang
( School of Automation, W uhan University of Technology, W uhan 430070, China)
Abstract: To achieve remote temperature monitoring and imp rove the reliability of computer room , the remote tem 2 perature monitoring system is designed. In the system , the PC comm unicates w ith the MCU through RS485 bus. The MCU gets the temperature data from DS18B20, a digital temperature sensor. Then data are disp layed and sent to the PC. In the article, the overall structure of the system is introduced and the hardware imp lementation circuit and the soft2 ware flow chart are given. Practice indicates that the system has advantages of accurate measurem ent, w ide temperature range and convenient controlling.
基于rs485总线的多点温度测控系统设计
基于RS485总线的多点温度测控系统设计基于RS485总线的多点温度测控系统设计【摘要】具有设备简单,成本较低,能实现长距离的通信等特点的分布式数据收集与控制系统是基于RS485总线构成的。
本文对RS585总线进行了相关的简要理论基础介绍,并且分析了RS485总线的各个特点,对其中在运行时经常可能出现的问题进行了分析和解释,并且结合了一种实用的分布式数据采集和控制系统。
对其中出现的干扰和通信效率低等方面进行了实际应用系统的具体分析,提出解决方案。
【关键词】RS总线多点温度测控系统设计可靠性在与日俱进的社会发展上,技术和生产的水平越来越高,数字信息化的模式越来越深的灌输到各类方面。
使用具备设备简单,价格低廉,能实现长距离信息传输的RS484收发器系统能有效的将分布广泛的数据进行采集和分析控制,利用其多点测控的特点及其优势对温度进行检测和控制,能有效的对环境和生产带来益处,对其有着不可忽视的作用。
一、RS485总线RS-485采用平衡发送和差分接收,具有抑制共模干扰的能力,并且具备抑制共模干扰的能力,其总线收发器具有很高的灵敏度。
市场上一般RS-485采用半双工工作方式,任何时候只能有一点处于发送状态。
RS-485用于多点互连时非常方便,可以省掉许多信号线。
其联网构成的分布式系统能很大程度的提高连接驱动器和接收器的容量,提高工作效率。
二、RS485系统设计的要求在针对基于RS485总线的多点温度测控系统的设计中,主要要根据该系统的应用环境和具体内容,对系统的设计进行四点的要求。
主要有要体积小,因为此系统有别于其他普通的温度测量系统,并且该系统主要用于设置在生产车间厂区内,对厂区的温度进行测量,所以要对其体积进行尽量小的设计,减少占地面积,给生产设备和厂区规划提供更多的应用空间,而且对其体积进行缩小有利于系统的安装和修理,并且为以后的更新换代打下基础。
其次,要在设计中实现对远距离信息的实时传输,这有利于在面积大,范围广的厂区中,能远距离的进行远距离通讯,而且对系统数据的传输线路进行必要的简化,提供可靠的实时数据传输。
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基于RS-485通讯的多路温度控制系统的实现王晓燕【摘要】温度控制在自动化领域中的应用越来越广泛,传统的温度控制方法由于自身的局限性已经不能满足要求,智能化多路温度控制模块的应用成为必然.以模块式温度控制器为核心设计的温度控制系统可以同时支持8个通道的温控,且8组温控独立运行.系统采用RS-485通讯方式,实现了与人机界面的实时数据交换.该系统已成功运用到太阳能电池组件生产中.【期刊名称】《火力与指挥控制》【年(卷),期】2019(044)004【总页数】5页(P159-163)【关键词】温度控制器;人机界面;通讯;温度控制系统;数据交换【作者】王晓燕【作者单位】太原学院,太原 030032【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言温度是生产过程和科学试验中常见且重要的物理参数。
在工控领域,必须对生产过程中的主要参数,如温度、压力、流量、速度等进行有效控制。
其中温度控制在生产过程中占有相当大的比例,准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的主要条件。
太阳能电池片组件生产过程中,电池片焊接工序是个重要环节。
温度控制的好坏直接影响到电池片的焊接质量。
常用的温度控制方案[1-6]如下:方案1:采用传统温度控制仪表。
一般温控器的输入和输出点数是固定的,有时候使用者只是需要多一组I/O点,却受限于传统温控器无法扩充I/O,再购买一组温控器,造成不必要的浪费。
方案2:采用PLC实现温控功能。
PLC通过温度采集模块周期性地对各个温控点的温度进行收集采样,根据设定的目标温度及有关PID参数进行运算并输出相应控制量,从而达到温控的目的。
一般PLC的浮点运算能力不太强,因此,处理的温控点不宜太多。
方案3:采用工控机实现温控功能。
温度输入、控制输出采用现场总线模块或板卡,与方案1差不多,但工控机运算能力要强得多,因此,能够处理较多的温控点运算。
方案4:采用多路温度控制模块。
以台达DTE10T为例,它可以同时控制并监测8路温控通道的数据,提供通信接口,可与各大品牌HMI、PLC或PC机联网控制。
针对以上方案作出分析:1)方案1中,传统的温控仪表受限于I/O点数以及无法随时调用历史监控温度值。
在工业自动化温度控制应用中渐渐被淘汰。
2)在应用系统开发方面,方案2和方案3需要编写和调试大量温控程序,对开发者有一定的温控设计技术能力要求,开发周期长、成本高。
方案4则比较简单,因为所有的温控功能已集成在温控模块中,利用RS-485接口通讯的方式,和人机界面连接,直观全面地观察并管理多路温控通道,还可以便捷地修改相关参数。
通过分析得知,方案4是首选。
本系统选用台达DTE10T模块式温度控制器,输入输出模块可灵活插拔,避免了I/O点的浪费,可达到合理配置。
从系统的开发成本和控制性能方面看,方案4比方案2和方案3更优。
此外,控制器可以通过监控软件,在同一个画面上设定并监控8组温控通道的数据。
以多路温度控制模块为核心搭建的温度控制系统,最大的特色就是智能化多路温度控制,满足了生产过程中温控系统的高效性和稳定性。
1 系统总体设计温度控制系统主要由温度传感器(热电偶)、温度采集与控制(模块式温度控制器)、固态继电器以及加热棒4部分构成。
系统选用台达DTE10T模块式温度控制器为核心,搭载K型热电偶输入,固态继电器输出模式,同时控制并监测8路温控通道的数据。
其中,每路温控都可独立工作。
如图1所示,分布在加热台的热电偶实时检测温度,并将信号传送给DTE温度控制模块。
温度控制模块参照设定温度,根据实际温度的高低接通或断开固态继电器,从而使加热棒达到通电或断电的目的,最终将加热台的温度控制在预先设定好的数值上。
DTE温度控制模块利用RS-485接口通讯的方式,将测得的温度值传送到人机界面上,通过人机界面显示当前温度值并绘制温度变化曲线。
图1 控制系统整体框图2 硬件选型与设计2.1 硬件选型2.1.1 台达DTE10T模块式温度控制器DTE10T模块式温度控制器是一款多通道、模块化的智能温控器。
操作简单、反应及时、整合容易且接口与用户有互动,适用于各种应用场合。
它具有以下几种功能: 1)支持多种感测器,内建多种模式,可依多种需求选择热电偶、白金电阻或者是线性电压或线性电流输入。
2)提供多样化输出模式,支持继电器、电压脉冲、线性电流或者线性电压输出。
3)稳定控制:内置PID控制功能,搭配精准的自动演算,可自动算出适合系统的PID参数,有效提高系统稳定度以及控制精度。
4)CT电流侦测:支持CT电流侦测功能,可作为断线检知警报或侦测电流是否过载。
5)可程序化控制:最多提供8组样式,每组皆有8个步骤,无需其他上位机,即可规划各种温度曲线。
6)通讯支援:采用RS-485通讯界面,并支援Modbus ASCII以及Modbus RTU 设备的通讯。
7)双输出控制:可同时执行加热以及冷却控制,使得系统快速达到设定温度。
系统选用DTE10T模块式温度控制器,最多可支持8个通道输入。
控制器标准配备4组输入,另外扩展了台达DTE20T输入模块,将控制器的输入组数扩展至8组。
如下页图2所示,DTE10T模块式温度控制器的8个输入通道分为INA和INB两个群组,每个群组各支持4个输入通道。
输入功能支持多种传感器类型,本系统选用K型热电偶输入,温度控制范围为-200℃~1 300℃。
温度控制器支持最多16组输出,如图2所示,分为 OUT1、OUT2、SUB1、SUB2 4 组,每一组有 4 个信道。
当选择8个通道输入时,将OUT1和OUT2规划为控制输出通道。
本系统选用2个台达DTE20 V电压脉冲输出模块,模块支持4组电压脉冲输出,输出+14 V左右电压脉冲信号(PWM形式)。
图2 DTE10T温控模块插槽名称2.1.2 温度传感器本系统选用K型热电偶作为温度传感器,K型热电偶具有线性度好、热电动势较大、灵敏度高、稳定性和均匀性较好的优点。
可以直接测量从0℃~1 300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。
2.1.3 灵通固态继电器HS260ZK本系统选用灵通的固态继电器,型号HS260ZK。
如图4所示,继电器有4个接线端,INPUT端(3脚和4脚)用于输入+24 V脉冲信号,LOAD端(1脚和2脚)用于接交流负载(加热棒),INPUT端接收到3-32VDC控制信号后驱动LOAD端闭合,从而达到小电流驱动大电流的目的。
固态继电器相关参数如图3所示,接线图如图4所示。
图3 HS260ZK参数2.1.4 人机界面系统采用屏通的触摸屏,型号:CX121-XSD4A。
用人机界面记录温度是很灵活的,通道数没有限制、数据保存量也没有限制,因为除屏本身可以存储大量数据外,还可以把温度数据导出到U盘、CF卡等外部存储器保存。
图4 HS260ZK接线图2.2 硬件控制电路设计温度控制的基本原理是在需要进行温度控制的场合用传感器测量其温度值,与控制器内存储的温度值进行比较,当测得的温度值高于或者低于设定温度时,启动加热或者降温设备,使温度回归到设定值范围内。
系统要实现8个独立加热台的温度采集和控制,硬件设计电路如图5所示,热电偶作为传感器连接到控制器的输入部分(INA和INB),控制器的输入部分接收热电偶采集到的当前温度,若输入的温度值低于设定的温度值,控制器将输入信号转换为电压脉冲信号,由控制器的输出部分(OUT1和OUT2)输出到固态继电器的输入端(INPUT),固态继电器接收到电压脉冲信号后驱动LOAD端(OUTPUT)闭合,加热棒开始加热,加热到设定温度后,控制器停止输出电压脉冲信号,加热棒停止加热。
图5 控制系统硬件电路设计3 软件设计与操作3.1 触摸屏与温控器通讯基于工业现场的环境比较恶劣,采用差分通信RS-485,可以有效抑制共模干扰,抗干扰能力强。
而且温控器支持RS-485数字通讯,故本系统触摸屏和温控器通讯方式采用RS-485接口两线制,传输速度达 2 400 b/s~115 200 b/s(可设),两线制的接线方式应用比较广泛,这种接线方式为总线式拓扑结构,在同一总线上最多可以挂接32个节点。
3.2 触摸屏软件操作与设计系统选用的触摸屏应用软件采用PM SCADA,软件画面如图6所示。
图6 开机画面首先在软件中打开新档案,如图7所示,人机应用名称选择人机应用_2,型号选择:CX-121。
然后,在连接属性对话框中,设定连接编号、连接名称、连接种类设定为串口直接连接,此串口为RS-485,这个设定很重要,配合温控器的RS-485接线可完成数据通讯。
通讯格式设定波特率为9 600 b/s,数据位为7,偶校验位。
图7 人机界面基础设置以上就是与温度控制系统相关的人机界面需要做的基本配置,完成设置后即可进行温度相关具体界面设计,本系统触摸屏软件编写如图8所示,PV代表实测温度,SV代表设定温度。
3.3 温控器参数设置与操作将DTE模块通过RS-485(usb转485)通讯线与电脑连接,接通电源后打开“DTE-CHS2016.exe”软件进行设置。
首先点击软件左下角“通讯设定”进行通讯设置,如图9所示,设置传输速率:9 600 b/s;同步位元:偶同位;位元长度:7同位;停止位元:1同位;通讯格式:ASCII。
通讯位址与人机界面的设置对应后可通过RS-485通讯数据。
设置完成后点“确认”。
图8 温度设定页面图9 通讯设置通讯格式设置好后进行输入参数设置,如图10所示,输入种类选择K型热电偶,分别设定好温度的上下限值以及补偿值。
图10 输入参数设置然后设定控制参数和警报参数,图11为警报参数设定,根据需求设定温度误差范围从而触发警报。
图11 警报参数设置以上设定完成后点击右上角的“通讯连接”。
连接成功后下面各通道就会显示反馈的温度值。
如下页图12所示,各通道的温度设定值和实测值均清晰显示。
设置完成后关闭设置软件,重启DTE电源。
图12 各通道实测温度值反馈图3.4 温控器温度控制方式设定台达DTE10T模块式温度控制器的温度控制方式有4种,分别是PID、On Off、Manual和程序控制。
本系统采用的是PID方式。
3.4.1 PID控制概念在实际工程中,应用最为广泛的调节器控制为比例、积分、微分控制,简称PID 控制,又称PID调节。
PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的,PID是温控最常用的方式。
如图13所示,PID控制的最终目的是根据误差值调整输出量,最终将PV值(检测值)恒定在SV值(目标值)。
PV值-SV值=误差值。
图13 PID温度控制原理框图台达温控器PID计算公式如下:输出量 =(1+ 误差/I±D×△C/△T)/P×100%3.4.2 输出量电压脉冲输出属于开关式输出,采用PWM形式来实现。