导言
化工组成对温度检测与操控要求较高，是化工组成工艺的关键环节。对化工组成设备的温度进行检测，并按工艺要求，操控最高加热温度；在升温阶段，操控组成温度以每小时15℃的速率上升；参加触媒今后的温度选用恒值操控：前期为370℃，中期为380℃，后期为390℃；操控精度为±3℃l最高温度接连三次到达400℃时宣布报警信号。显现检测温度值；每半小时打印一次最高温度值及检测时刻；留有扩大地步，以完结多回路操控。
1 温度检测操控体系硬件结构
本体系的硬件电路由温度检测、信号扩大、A／D转化、AT89C51单片机、功率扩大及履行电路、打印、显现及报警电路等部分组成。选用AT89C51单片机作为主控机，选用带有死区的PID操控算法，当温度在给定的死区规模内时，不予调理；超出给定规模时，由单片机依照运算成果，驱动步进电机，调理加热设备，以操控组成温度。体系硬件结构如图1所示。
图1 温度检测操控体系
1.1温度信号输入通道
温度信号输入通道由温度传感器、信号扩大、A／D转化等电路组成。
1）温度传感器：温度传感器选用铂电阻。这类资料具有功用安稳、抗搅扰才能强和丈量精度高级长处。测温元件R．和电阻元件组成桥式电路，将因为温度改动所引起的铂电阻的阻值改动转化成电压信号送入扩大器。因为铂电阻安装在丈量现场，经过长线接入操控台，为了减小引线电阻的影响，选用三线式接线法。因此，外界温度改动对衔接导线电阻r的影响在桥式电路中被彼此抵消了。
2）信号扩大电路：信号扩大电路由单芯片集成精细扩大器AD522组成。该电路共有14脚，其间IN+和IN-为信号差动输入端，2、14脚之间外接电阻Rc，用于调整扩大倍数，4、6脚为调零端，13脚为数据屏蔽端，12脚为丈量端，11脚为参阅端，这两头间的电位差即为加到后级A／D转化器的输入信号电压。运用时，丈量端与输出端（7脚）在外部相衔接为扩大后的输出信号。将信号地与扩大器的电源地（9脚）相衔接，为扩大器的偏置电流供给通路。
3）A／D转化电路：选用ICL7109组成A／D转化电路，ICL7109是INTEL公司的产品。ICL7109选用双积分式作业原理，转化速率不高，但可满意本体系对采样速率的要求。因芯片具有较强的抗搅扰特性，关于确保体系的检测与操控精度，对错常有利的。ICL7109的分辨率为12位；转化速率为7．5
图2 信号检测扩大及A／D转化电路
次／秒（时钟为3．58MHz）；转化后以12位二进制码输出。A／D转化器直接与单片机Pl口、P0口相连，转化后的12位数据直接由P0口输入而存入片内RAM中。12位数据需分两次读入，MCS一51的P1．0、P1．1、P1．2别离与A／D转化器的作业／坚持输入端（RUN／HOLD）、字节使能端（HBEH、HBEL）以及A／D转化器的状况输出端（STATUS）相衔接，片选端（c肌0AD）与P2．2相连，在片选和字节使能信号的操控下能够直接读取转化后的数据。
1．2操控温度设定电路
选用AT89C5 1的P1．7～P1．4设置4个开关K4-K1别离表明降温操控开关、设置控温的后期、中期、前期开关。当KI合上为0时，表明设置操控温度为370℃（触媒运用的前期温度）；K2合上时，设置操控温度为380℃（触媒运用的中期），K3合上时，设置操控温度为390℃（触媒运用的后期）；K4合上时，中止加热，体系进入降温进程。经过软件检测P1．7～P1．4的状况，发现某开关合上，则设置对应的操控温度，并转入相应的作业进程。
1）功率扩大及履行电路：因为步进电机具有快速启停、准确步进以及直接承受数字量的特色等，本体系选用步进电机作为履行元件。操控体系选用步进电机作为履行元件，其作用是将计算机送出的电脉冲信号转化为相应的机械位移，它具有以下首要特色：（1）步距值不受各种搅扰要素的影响，转子运动的速度首要取决于电脉冲信号的频率，而转子的总位移量取决于总脉冲的个数；（2）差错不会长时刻堆集，转子每滚动一圈堆集差错为零；（3）反响功用好。发动、泊车、回转及其他任何运动方法的改动都在少量脉冲内完结。在必定的频率规模内作业时，任何作业方法都不会丢掉一步。
2）履行操控体系的组成：如图3所示。步进电机的操控体系首要由步进电机操控器、功率扩大器及步进电机组成。步进操控器包含环形脉冲分配器、操控逻辑及正回转操控门组成，其作用是把输入脉冲信号按必定次序进行分配，再经过功率扩大送入步进电机绕组，以驱动步进电机滚动。
图3 步进电机操控体系方框图
3）步进电机的作业原理及分配方法：进电机的品种较多，如单相、双相、三相、四相、五相及六持平多品种型。本规划选用三相反响式步进电机。该电机的步距角为1．5°，最大静力距为50kg·cm，最高空载发动频率为550步／秒。
三相步进电机有A、B、C三个绕组，按必定规则循环给三个绕组供电，就能使它按要求的规则作业，其作业原理如图4所示。图中的脉冲发生器按要求发生必定频率的脉冲信号，经过脉冲分配器发生必定规则的电脉冲输出给驱动器，以驱动步进电机作业。此部分可由计算机或单片机作为主控机。而脉冲分配器能够运用编程I／O接口。
图4 三相步进电机作业原理框图
步进电机脉冲分配方法及通电次序如下：
脉冲分配器每给出一组脉冲，步进电机走一步，转一个视点。单片机经进程序随时改动脉冲分配方法和输出脉冲的频率，因此能灵敏、方便地操控步进电机的转速和旋转方向。步进电机的操控部分由单片机和8155并行接口完结，8155的A口PA0～PA2别离作步进电机的三相操控端口。步进电机驱动电路部分选用光电耦合将单片机体系与步进电机驱动电路阻隔，以增强体系抗搅扰才能，并能避免当三极管损坏时电机驱动电路的高压对单片机的安全形成的要挟。可依据步进电机的电流选用适宜的大功率的三极管VT，以完结功率扩大及电机驱动使命。二极管VD为维护元件，为断流时的电机绕组供给低阻搞续流回路，把集电极电位胁迫在电源电压，避免过高的反向电压击穿三极管。
为了及时记载组成设备的温度和检测时刻，选用微型打印机TPμP一40作为记载打印设备。选用AT89C5 1内部守时器，每隔半小时发动TPμP一40打印一次，TPμP-40打印机经过8155与单片机相连。为了能随机显现检测的温长值，选用一片8155作为LED数码管的接口。步进电机、打印驱动电路如图5。
图5 步进电机、打印驱动电路图
2 温度检测操控体系软件规划
2.1体系软件功用
1）检测开关K1、K2、K3、K4的状况，设定温度操控值，并将操控体系转入相应的加热或降温阶段；
2）发动A／D转化，接连读取5次转化成果，经滤波和非线性校对处理之后，作为一次温度检测信号，并显现检测的温度值；
3）进行PID运算，依照运算成果，驱动步进电机以调理温度；
4）每隔半小时，由守时器发生中止请求，在中止服务程序中发动打印机，打印记载温度值及检测时；
5）若发现温度超限时，宣布报警信号。
2．2温度检测与操控主程序
主程序功用：完结体系初始化操作；判别温度是否超限，假如超限则转报警处理，假如未超限则读入K1、K2、K3、K4状况，并依据其输入状况，散转履行相应的功用子程序。主程序流程图如图6所示。
图6 主程序流程图
2．3首要的子程序流程图
1）PID运算子程序：取出温度给定值与丈量值，计算出误差信号e（k），将e（k）与设定的死区值比较，假如P（足）未超出死区规模，则本次输出调理量为0，回来检测程序；假如e（k）超出死区规模，则计算出p（k）=Pp（k）+P1（k）+Pn（k）的调理输出值。
2）步进电机驱动程序：本体系选用三相步进电机，选用三相六拍作业方法，各绕组供电的步进信号由8155的A口操控，其滚动方向及通电次序字见表1。
表1 步进电机滚动方向及通电次序字
依据步进电机的转向与作业时绕组通电次序改动规则，能够在8155的RAM中设置步进电机的操控字表，如表1所示，表头地址为TABO，表尾地址为TAB7。明显，驱动信号从TAB0开端操控通电次序，电机为正转；若从TAB7开端操控通电次序，则电机为回转。
步进电机的转速由脉冲信号的周期T决议。脉冲信号的周期由CPU经过延时程序或守时器／计数器的守时时刻来确认。体系中的三相绕组由8155的A口操控是，程序中的延时时刻为10电机的转速为：n=60／（N×T）转／分式中N一
来历；21ic
