《自动化专业概论》小论文：轴承加热器的温度控制系统.doc

轴承加热器的温度控制系统 姓名:普春兰 学号:201210402138 学院:信息工程与自动化 专业:测控技术与仪器 摘要：在传统的轴承装配中以加热法最为常见，而利用感应加热法进行轴承的装配成为在过盈配合中使用最好的一种方法 ，与其他加热方法相比较，感应式轴承加热器具有更多的优点 。轴承加热器过程需要对其加热时间与加热温度进行较为精确的控制，因此需要一套相应的温度控制系统给予控制。本控制系统是以PIC16F877单片机为控制核心的，其硬件部分包括：温度检测系统，信号放大系统，A/D转换，单片机，I/O设备， 控制执行系统等。具有检测并显示轴承温度，预设加热温度，LED显示加热状态等功能。此系统具有处理能力强，运行速度快，功耗低，控制简单方便，测量范围广，精度高等优点。 关键词：轴承加热器；温度控制；单片机；人机界面 1 系统总设计 1．系统总体结构及指标要求 图1 该温度控制系统主要由控制机构,温度转换电路,直流电源,执行机构,报警显示等装置组成.系统的整体结构如图1所示.温度转换电路将检测到的温度转换成数字量后传给控制系统,再传至显示装置显示,当检测到的温度达到操作者预设的温度时报警器将报警,此次加热结束. 感应式轴承加热器要达到的指标: 容量:600VA 效率:大于85% 功率因素:大于0.85 加热的范围:50～200℃ 温度精度：2℃ 工作条件：-20～40℃ 重量：小于30Kg 2.系统硬件结构 1 图2 在加热过程中，首先系统温度检测回路将热电偶产生对温度的微信号经过温度单元转换成标准电压信号，送入PIC单片机进行A/D，然后作为模糊控制输入，PIC单片机根据输入的数据通过模糊计算出控制输出量，通过接口输出8位数字量，利用动态扫描的方式在数码管上显示时实温度.并通过此时温度与设定温度作比较达到反馈的作用。从而对轴承加热的温度进行实时控制。 3.系统程序图 图3 2.传感器的选择 1.温度传感器的分类 温度传感器有四种主要类型：热电偶，热敏电阻，电阻温度检测器（RTD）和IC温度传感。IC温度传感又包括模拟输出和数字输出两类。按敏感元件与被检测对象是否接触又可分为接触式传感器与非接触式传感器。 2.热电偶与热电阻结构与选型 热电偶与热电阻一样都是温度传感器,但它和热电阻的区别主要在于信号的性质,热电阻本身就是电阻,温度的变化使电阻产生正的或负的阻值变化,而热 2 偶是产生感应电压的变化.它随温度的变化而变.两种传感器检测的温度范围不一样,热电阻一般是-200—800℃,热电偶是0—2300℃ .所以前者是检测低温后者是检测高温,热电阻的阻值是随温度变化而变化,热电偶是输出毫伏信号,.电偶测温时间要比电阻快.从材料上分,热阻是一种金属材料,一种具有温度敏感变化的材料,而热偶是双金属材料,即两种不同的金属材料,由于温度变化在两个不他的材料端产生电势差,热阻的线性度要好一些. 3，轴承加热器温度控制系统中传感器的选择 根据轴承加热器各指标要求，选择铂热电阻pt100做轴承感应加热器的温度控制系统的温度传感器。Pt100测温范围为-200~800℃满足轴承加热器测温范围50~200的要求，热电阻的线性度好，精确度高可以满足轴承加热器精度为2℃的要求。 3.选取的单片机的系统硬件及其功能概况 1． PIC16F877的引脚图 图4 2．存储器分类 （1）存储器结构 在这些PICmiCrO 里有三个存储器块，程序存储器和数字存储器有它们自己的总线，以便于并行访问。 （2）程序存储器结构 PIC16F877有一个13位的程序计数器，它的寻址能力能达到8K×14个程序存储空间，PIC16F877 有8K×14个FLASH程序存储器字和PIC16F873/874有4K×14个程序存储器字。 （3）数据存储器结构 3 数据存储器被分为多块，它包括通用存储器（GPR）和特殊功能存储器（SFR），位RP1和RP0是块选择位。 RP1，RP0［STARTUS（6：5）］ -00 块0 -01 块1 -10 块2 -11 块3 每个块的范围达到7Fh，每个块的最低存储单元SFRS，在SFRS上面是GPRS作为静态RAM操作的。所有执行的块，包括SFR。一些经常使用SFRS可以从一个块镜像另外一个块来减少代码和实现快速访问。 通用寄存器文件可以通过文件选择寄存器直接或间接的访问. 特殊功能寄存器(SFRS)是通过 CPU和外围模块来控制单片机运行的寄存器.这些寄存器是作为静态RAM操作的,特殊功能寄存器被分为两类:一类是与核心功能有关的特殊功能寄存器,另一类是与外围特性有关的外寄存器. （4）.PCL和PCLATH PC是13位字宽，它的低位字节叫做PCL存储器，它是一个可读写的存储器。它的高位（PC（12：8）)是