由AT89C52实现的贮液容器温度测控系统

　　本文针对贮液容器温度控制设计了以贮液容器温度为被控参数,蒸汽流量为控制参数,输入贮液容器冷物料的初温为前馈控制,构成前馈———反馈控制系统。该系统可以充分发挥前馈控制和反馈控制的各自优势,将可测而不可控的一些干扰由前馈控制克服,其他干扰则由反馈控制克服,实现精确控制贮液容器温度使其满足生产工艺要求。

　　1　硬件电路设计

　　温度测控系统结构图如图1所示,以ATMEL公司生产的51系列单片机AT89C52为核心,前向通道采用两路温度变送器、I/V转换器、A/D转换器实现温度数据采集;后向通道采用D/A转换器、V/I转换器、调节阀等实现对贮液容器温度的控制;同时还设有报警电路、键盘和显示电路。温度设定值可由键盘输入。系统达到稳态时,贮液容器的温度恒定在设定值不变;初始状态时,冷物料的温度与其设定值相比存在偏差,如果偏差很小,将完全由前馈控制算法来克服这一偏差给系统带来的影响;如果偏差较大,前馈控制不能完全克服这一偏差给系统带来的影响,则反馈控制开始动作;当冷物料的初始温度不变,而由其他干扰引起贮液容器的温度发生变化时,也通过反馈控制动作,最终使系统重新达到稳态。

　　1.1　前向通道的设计

　　信号采集采用传输距离远、抗干扰能力强的HYW-R4-T4-O4一体化温度变送器,其输入范围为-200~500℃,输出为4~20mADC,测量精度为±0.25%FS。温度变送器输出的4 ~20mA,与A/D转换器MAX197的输入信号不相符,要将其转换为0~5V的标准电压信号,所以,用I/V转换器进行必要的信号转换。本系统中选用美国RURR2BROWN公司生产RCV420I/V转换器。A/D转换器选用12位逐次逼近式A/D转换芯片MAX197,该芯片是多量程(±10V,±5V, 0~10V, 0~5V)、8通道、12位高精度的A/D转换器。本系统中将MAX197的8位数据总线D0~D7直接连接到单片机的数据总线上,而且低4位D0~D3与高4位D8~D11数据线分时复用。MAX197的控制口为6000H,只需写入相应的控制字节即可启动MAX197,开始对温度信号进行采集。当INT信号变为低电平时,表明MAX197的A/D转换完成,输出数据已准备好,系统采用查询方式依次读取MAX197中的转换结果。

　　1.2　主机及其外围电路的设计

　　(1)主机的选用与时钟电路设计

　　本系统主机选用单片机AT89C52,其内部有8KB的E2PROM, 256字节的数据存储器以及32个I/O口。其P0口和P2口用作地址线, P0口用作数据线; P1口与报警电路和看门狗电路相连; P3口用作读、写控制和中断控制。系统采用DS12887时钟芯片作为系统时钟,在显示温度测量值时直接显示时间。

　　(2)键盘、显示电路的设计

　　键盘和显示电路选用MAX公司生产的专用键盘显示接口芯片HD7279A。它具有串行接口,可以直接挂到AT89C52单片机P1口上。键盘接成3×4结构,按键识别采用中断方式;显示器选用18位LED显示器,实现时间如年、月、日、时、分和温度测量值等显示功能。