《微电脑多路染色机温度控制器的软件设计》-毕业论文.doc

PAGE w 前言 在中国，服装制造加工业在工业结构中占据重要的比例。而染色机作为一种适应范围广泛的成品之理想的漂染设备，广泛应用于羊毛衫、晴纶和棉毛衫等成衣的染色、漂白、煮炼和水洗等工艺，也可应用于手套、袜子、毛巾等成品的漂染处理。在染色机染色的生产过程中，温度是一个大的滞后系统，且受多种因素的影响，这些因素的变化范围虽然不大，但他们是不确定的。染色工艺对于温度控制要求非常严格，染液的升温、保温和降温必须符合工艺要求，否则将会产生色差、缸差、着色不匀等次品。 温度是工业生产和科学实验中的重要参数之一，具有非线性、强耦合、时变、时滞等特性。在化工、冶金、工业炉窑等工业生产中，对温度的控制直接影响到许多产品的质量及使用寿命。而随着现代科技的发展，电子计算机已用于温室环境的控制。 自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国家技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器以及仪器仪表，并在各行业广泛应用。它们主要具有以下特点： 适应大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制。 能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制。 能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制。 这些温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论以及计算机技术，运用先进的算法，适用范围广泛。 温度控制系统具有控制精度高、抗干扰能力强、鲁棒性好的特点。 例如LM56是美国国家半导体公司(NSC)推出的低功耗、可编程集成温度控制器，内部含有温度传感器和基准电压源。两个集电极开路的数字信号输出端，用来进行温度控制，利用外接电阻分压器可以方便地对上下限温度进行设定。当温度超过上限温度或低于下限温度时，其数字信号输出端输出相应的逻辑电平，经驱动电路实现对温度的控制，控温范围为一40～+125℃，控温误差小于士2℃。内部含有迟滞电压比较器，利用迟滞电压比较器的滞后特性，可有效地避免执行机构在控温点附近频繁动作，滞后温度为5℃。另有一个模拟信号输出端，输出与摄氏温度成线性关系的电压信号。该电压信号经模／数转换后，可用来驱动显示装置，以实现对自身温度的精确测量。集成温度控制器DS56是美国Dallas半导体公司推出的低功耗、可编程集成温度控制器，内部包含有温度传感器和高精度基准电压源。有两个集电极开路的数字信号输出端，专门用来进行温度控制，利用外接的精密电阻分压器可以实现对上下限温度的准确设定，当温度超过上限温度或低于下限温度时，其数字信号输出端将输出相应的逻辑电平，经驱动电路以实现对温度的控制。控温范围为40℃～+125℃，在40℃～0℃内，精度为±3℃，在0℃～85℃内，精度为±2℃，在85℃～125℃内，精度为±3 ℃。内部含有迟滞电压比较器，利用迟滞电压比较器的滞后特性，可有效地避免执行机构在控温点附近频繁动作，滞后温度THYST为+5℃。另有一个模拟信号输出端，输出与摄氏温度成线性关系的电压信号，该电压信号经模/ 数转换后，可用来驱动显示装置，以实现对自身温度的精确测量。该集成温度控制器可广泛应用于家用电器和办公设备的过热保护、数据采集系统及电池供电系统的温度监测、工业过程控制、降温风扇控制、电器设备的过热保护等领域。 相对于国外的发展水平，国内生产的温度控制器总体水平不高。目前，我国在这方面的总体水平处于20世纪80年代中后期的水平，成熟产品主要以“点位”控制以及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制器，国内技术还十分不成熟。但我国在温度控制系统上还是取得了一些成果和进步的。例如唐山钢铁公司高速线材厂运用模糊控制理论和传统的PID控制相结合，不仅成功的实现了温度自动控制，而且还使吨钢油耗指标大幅度下降，取得了近千万元的经济效益。 随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温度控制系统的控制技术得到迅猛发展，当前比较流行的温度控制系统有基于单片机的温度控制系统、基于PLC的温度控制系统、基于工控机（IPC）的温度控制系统、集散型温度控制系统（DCS）、现场总线控制系统(FCS)等。 第二章 系统组成及工作原理 2.1系统设计要求与技术指标 本课题要求采用铂热电阻测温，其控温范围为：25℃-135℃；采用数字PID算法，使控温精度达到±2℃；能实时输入控温工艺，实时显示染缸实测温度，超温时能报警。该控制器能对8台染色机实现温度控制。 其具体技术要求如下： 1、实现对多路温度信号进行采集； 2、采用数字PID控制算法对系统进行控