基于pid算法的溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)，包括下位機(jī)部分和上位機(jī)部分，特征在于：所述現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制模塊由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電路和現(xiàn)場(chǎng)控制電路組成，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電路由單片機(jī)及與其相連接的A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和顯示屏組成，A/D轉(zhuǎn)換器將溫度傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換并輸入至單片機(jī)中，以實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的溫度測(cè)量；現(xiàn)場(chǎng)控制電路由繼電器和熱電管組成，達(dá)到將被控對(duì)象的溫度控制在設(shè)定范圍內(nèi)的目的。本實(shí)用新型的溫度控制系統(tǒng)，下位機(jī)部分實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的溫度采集和加熱控制，下位機(jī)部分將采集的信息通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至上位機(jī)部分，以便上位機(jī)部分對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控和管理，可將被控對(duì)象的溫度控制在設(shè)定范圍內(nèi)，滿足被控對(duì)象的溫度要求。
【專利說明】
基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種溫度控制系統(tǒng)，更具體的說，尤其涉及一種基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如:在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。采用單片機(jī)來對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。目前，溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同國外的日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有著較大的差距。
[0003]在該領(lǐng)域比較成熟的控制算法是PID算法，由于過程控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，變量間的關(guān)聯(lián)性和非線性等原因，找到一組適合整個(gè)系統(tǒng)大范圍控制的合適的PID參數(shù)相當(dāng)困難，這對(duì)要求控制范圍寬、響應(yīng)快且連續(xù)可調(diào)系統(tǒng)就顯得力不從心了，而模糊控制與PID控制相結(jié)合則顯示了巨大的優(yōu)越性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，提供了一種基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型的基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)，包括用于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和控制的下位機(jī)部分以及進(jìn)行監(jiān)控和管理的上位機(jī)部分，所述下位機(jī)部分由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制模塊及與其相連接的溫度傳感器、收發(fā)模塊組成，上位機(jī)部分由遠(yuǎn)程控制模塊及與其相連接的PC機(jī)、收發(fā)模塊組成；下位機(jī)部分與上位機(jī)部分通過收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線發(fā)送和接收;其特別之處在于:所述現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制模塊由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電路和現(xiàn)場(chǎng)控制電路組成，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電路由單片機(jī)及與其相連接的A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和顯示屏組成，A/D轉(zhuǎn)換器將溫度傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換并輸入至單片機(jī)中，以實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的溫度測(cè)量;現(xiàn)場(chǎng)控制電路由繼電器和熱電管組成，熱電管用于對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行加熱，單片機(jī)的輸出端與繼電器的控制端相連接，以控制熱電管的通斷電狀態(tài)，達(dá)到將被控對(duì)象的溫度控制在設(shè)定范圍內(nèi)的目的。
[0006]本實(shí)用新型的基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)，所述單片機(jī)采用型號(hào)為AT89C51的微控制器，溫度傳感器采用PT1000，A/D轉(zhuǎn)換器采用型號(hào)為AD0804的芯片，顯示屏采用LED顯示屏;所述PT1000的輸出信號(hào)經(jīng)前置放大電路的處理后輸入至AD0804芯片的輸入端。
[0007]本實(shí)用新型的基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)，所述單片機(jī)連接有按鍵模塊和語音電路，按鍵模塊用于輸入控制信息，語音電路由語音芯片APR9600和揚(yáng)聲器組成。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的溫度控制系統(tǒng)，下位機(jī)部分實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的溫度采集和加熱控制，下位機(jī)部分將采集的信息通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至上位機(jī)部分，以便上位機(jī)部分對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控和管理。下位機(jī)部分中的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電路由單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器和顯示屏組成，有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)被控對(duì)象的溫度檢測(cè)和顯示;現(xiàn)場(chǎng)控制電路由繼電器和熱電管組成，通過繼電器對(duì)熱電管通斷狀態(tài)的控制，可將被控對(duì)象的溫度控制在設(shè)定范圍內(nèi)，滿足被控對(duì)象的溫度要求。
[0009]進(jìn)一步地，單片機(jī)采用型號(hào)為AT89C51的微控制器，溫度傳感器采用PT1000，A/D轉(zhuǎn)換器采用型號(hào)為AD0804的芯片，保證了被控對(duì)象溫度的精準(zhǔn)采集，以及對(duì)熱電管工作狀態(tài)的控制。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)的電路原理圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型中現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電路的原理圖；
[0012]圖3為本實(shí)用新型中現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制模塊的電路圖；
[0013]圖4為本實(shí)用新型中語音電路的原理圖。
[0014]圖中:I現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制模塊，2被控對(duì)象，3溫度傳感器，4收發(fā)模塊，5PC機(jī)，6遠(yuǎn)程控制模塊，7收發(fā)模塊，8單片機(jī)，9 A/D轉(zhuǎn)換器，10數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，11顯示屏，12按鍵模塊，13PT1000，14前置放大電路，15繼電器，16熱電管。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0016]如圖1所示，給出了本實(shí)用新型的基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)的電路原理圖，其由上位機(jī)部分和下位機(jī)部分組成，下位機(jī)部分用于采集被控對(duì)象的溫度并將其以無線的形式上傳至上位機(jī)部分，上位機(jī)部分根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的監(jiān)控和管理。所示的下位機(jī)由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制模塊1、溫度傳感器3和收發(fā)模塊4組成，溫度傳感器3用于檢測(cè)被控對(duì)象2的溫度，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制模塊I通過收發(fā)模塊4將檢測(cè)的溫度信息上傳至上位機(jī)。所示的上位機(jī)由遠(yuǎn)程控制模塊6、收發(fā)模塊7和PC機(jī)5組成，遠(yuǎn)程控制模塊6通過收發(fā)模塊7接收下位機(jī)上傳的數(shù)據(jù)，并將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送至PC機(jī)5，以便PC機(jī)5對(duì)被控對(duì)象2的溫度進(jìn)行監(jiān)控。
[0017]圖1中所示的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制模塊I由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電路和現(xiàn)場(chǎng)控制電路組成，如圖2所示，給出了本實(shí)用新型中現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電路的原理圖，所示的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電路由單片機(jī)8及與其相連接的A/D轉(zhuǎn)換器9、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器10和顯示屏組成，溫度傳感器3輸出的模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器9的模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，輸入至單片機(jī)8中。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器10用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，顯示屏11用于顯示溫度等信息。
[0018]如圖3所示，給出了實(shí)用新型中現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制模塊的電路圖，所示的現(xiàn)場(chǎng)控制電路由繼電器15和熱電管16組成，熱電管16用于對(duì)被控對(duì)象2進(jìn)行加熱，單片機(jī)8的輸出端與繼電器15的控制端相連接，以控制熱電管16的通斷電狀態(tài)，達(dá)到將被控對(duì)象2的溫度控制在設(shè)定范圍內(nèi)的目的。
[0019]所示的單片機(jī)8采用型號(hào)為AT89C51的微控制器，溫度傳感器3采用PT1000，A/D轉(zhuǎn)換器采用型號(hào)為AD0804的芯片，顯示屏11采用LED顯示屏;所述PT1000的輸出信號(hào)經(jīng)前置放大電路14的處理后輸入至AD0804芯片的輸入端，經(jīng)AD0804芯片的模/數(shù)轉(zhuǎn)換后再輸入至AT89C51微控制器中。
[0020]所示的單片機(jī)8還連接有按鍵模塊12和語音電路，按鍵模塊用于輸入相應(yīng)的控制信息，如被控對(duì)象2的控制溫度。如圖4所示，給出了本實(shí)用新型中語音電路的原理圖，所示的語音電路由語音芯片APR9600和揚(yáng)聲器組成，如啟動(dòng)時(shí)發(fā)出“歡迎使用PID溫控實(shí)驗(yàn)裝置”的語音提示，同時(shí)用戶也可自己進(jìn)行錄制相應(yīng)語音，進(jìn)而豐富了系統(tǒng)的靈活性，增添了系統(tǒng)的人機(jī)交互性。本設(shè)計(jì)采用中國臺(tái)灣公司推出的APR9600芯片，它具有音質(zhì)好、噪音低、不怕斷電、可反復(fù)錄放的等優(yōu)點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)，包括用于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和控制的下位機(jī)部分以及進(jìn)行監(jiān)控和管理的上位機(jī)部分，所述下位機(jī)部分由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制模塊(I)及與其相連接的溫度傳感器(3)、收發(fā)模塊(4)組成，上位機(jī)部分由遠(yuǎn)程控制模塊(6)及與其相連接的PC機(jī)(5)、收發(fā)模塊(7)組成；下位機(jī)部分與上位機(jī)部分通過收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線發(fā)送和接收;其特征在于:所述現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制模塊(I)由現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電路和現(xiàn)場(chǎng)控制電路組成，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)電路由單片機(jī)(8)及與其相連接的A/D轉(zhuǎn)換器(9)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(10)和顯示屏(11)組成，A/D轉(zhuǎn)換器將溫度傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換并輸入至單片機(jī)中，以實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的溫度測(cè)量;現(xiàn)場(chǎng)控制電路由繼電器(15 )和熱電管(16 )組成，熱電管用于對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行加熱，單片機(jī)的輸出端與繼電器的控制端相連接，以控制熱電管的通斷電狀態(tài)，達(dá)到將被控對(duì)象的溫度控制在設(shè)定范圍內(nèi)的目的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)(8)采用型號(hào)為AT89C51的微控制器，溫度傳感器(3)采用PT1000，A/D轉(zhuǎn)換器采用型號(hào)為AD0804的芯片，顯示屏(11)采用LED顯示屏;所述PT1000的輸出信號(hào)經(jīng)前置放大電路(14)的處理后輸入至AD0804芯片的輸入端。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于PID算法的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)(8)連接有按鍵t旲塊(12)和語首電路，按鍵t旲塊用于輸入控制?目息，語首電路由語首芯片APR9600和揚(yáng)聲器組成。
【文檔編號(hào)】G05D23/20GK205608551SQ201620439822
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】王俊平, 陳慶東
【申請(qǐng)人】濱州學(xué)院