1 总线智能氧量剖析仪结构
依据can总线的智能氧量剖析仪以单片机c8051f040为中心操控器，体系扩展的外围电路及接口电路数量少，体系的牢靠性及安稳性较高，体系功用扩展及软硬件晋级比较便利。体系的硬件结构见图1。外围硬件电路首要包含六部分：体系校对、数据收集、温度操控、日历时钟、带触摸屏的液晶显现、can总线接口。
图1 体系硬件结构
带触摸屏的液晶显现器供给了一个强有力的人机接口，有关信号、可调参数都能在上面显现和批改。本体系选用稳压电源，具有电源电压的适用规模大、抗干扰能力强等长处。主机是一种以单片机为根底的智能外表，一切的运算、处理和操控都由软件完结。氧电势、温度信号的输人转化和电流输出的转化选用模块化元件。这些元件具有牢靠性高、精度高的特色。由于运用的元件集成度较高，使整机结构简略，牢靠性进步，运用、维护和修理便利。氧电势和温度信号经各自的处理模块转化成0～5v信号，并由多路开关和a/i)转化成数字量，单片机依据“能斯特”公式计算出氧量。体系设有pid温度调理功用，并经过固态继电器操控加热炉。体系还设有组态开关，能使外表作业在不同的办法下。
2温度操控体系的硬件规划
cygnal公司的51系列单片机c8051f040是集成在一块芯片上的混合信号体系级单片机，在一个芯片内，集成了构成一个单片机数据收集或操控的智能节点所需求的模仿和数字外设及其他功用部件，代表了现在8位单片机操控体系的发展方向。芯片上有1个12位和1个8位多通道adc，2个12位dac，2个电压比较器，1个电压基准，1个32kb的flash存储器，与mcs-51指令集彻底兼容的高速cip一51内核，峰值速度可达25mips，而且还有硬件完成的uart串行接口和彻底支撑can2.0a和can2.0b的can操控器。
c8051f040的18，19脚分别为ain0.0和ain0.1引脚，由于c8051f040片内具有adc模块，因而温度信号可直接经外围滤波、扩大电路后输入ain0.0和ain0.1引脚，amux的作业办法挑选单端输入办法。选用热电偶作为温度传感器，其电压经信号扩大后，送人c8051f040的a/d端，转化后与给定温度值比较，按pid调理算法和脉宽调功法，计算出该时刻的值，经光电阻隔和功率扩大后，经过操控大功率沟通固态继电器(过零型)的通断时刻来操控加热的功率，到达温度操控的意图。冷端测温元件选用集成温度传感器ad590，所测温度由ad590温度传感器检测，经电压扩大后直接送至单片机c8051f040的ain0.1输进口。
3温度操控体系的软件规划
3.1 温度操控进程剖析
加热通断的最小周期为10ms，加热最短脉冲长度为10ms，pid操控输出为加热脉冲数。差错越大，加热脉冲数值就越大;差错小，加热脉冲数就小。为使pid的输出有必定的可调理规模，采样周期，太小会使得操控量的规模很窄;但也不能过大，否则会下降操控精度。归纳各方面的考虑及实验测验，采样周期定为2s，这样，pid输出的最大脉冲量(在一个操控周期内)为200。
体系的加热进程分为三部分：榜首，升温开始阶段或温差大时，采纳全功率加热，使加热元件快速升温;第二，温度改动剧烈时，采纳关断输出，让温度在惯性效果下向下一阶段过渡。由于电热元件滞后严峻，当温度上升过快时，会导致下一阶段操控失效或严峻超调;第三，温度误差和温度改动在必定规模内时，依据专家智能在线调整pid参数，到达快速精确操控。
3.2 专家pid操控器的原理
温度操控体系具有非线性、强耦合、时变、时滞等特性，选用惯例pid操控难以统筹高精度与快速性的两层要求。本文提出专家式智能与pid相结合的复合操控办法，将专家经历和pid操控定量调理特性充沛运用于操控进程中。该总线智能氧量剖析仪要求体系控温规模为680～760℃，安稳后温度动摇不超越1℃。为了完成快速精确的温度操控，依据被控方针的特性树立专家体系pid操控办法，如图2所示。
图2 专家智能pid复合操控器的原理框图
本专家操控器的推理结构选用数据驱动的正向推理战略。发生式规矩选用ife(n)ande(n)tnout(n)办法。专家体系的关键是专家常识的树立、确认。常识获取，有些来自工艺人员的长时间总结，有些借助于操控范畴的常识和剖析。
把专家体系和pid操控器结合，运用专家体系常识库输出批改pid参数，改动pid操控办法以到达最佳pid操控效果。依据方针特性及规划要求，规划了99条操控规矩，并预先将规矩下的调整办法及调整参数存储于操控器中。专家操控规矩依据当时误差e(n)及其改动率△e(n)的巨细，决议操控办法和是否需批改份额系数k p、积分增益ki和微分增益kd。操控进程中，操控器不需按体系辨识成果或某一方针函数整定pid参数，而是按当时状况对根本pid参数进行调整即：
kj=atjkoj，j=p，i，d
式中kp，ki和kd分别为根本份额、改善积分和微分增益; atp，ati和atd分别为当时调整状况下的份额、积分和微分项批改系数。
3.3 软件流程
体系软件选用c51言语，在silicon laboratories集成开发环境下进行编译衔接。
该外表的温度量程为0～1000℃，温度操控为700℃±1℃，温控定值为680～760℃，而且接连可调，当温度大于800℃时，发动断偶维护功用。数据的收集用屡次丈量求平均值的办法来防止丈量差错。
4 结 论
本文规划的依据现场总线智能氧化锆氧量剖析仪具有自动化水平高、结构简略等长处。关于电站锅炉及煤焦炉等热力设备出产功率的进步具有明显的效果。实验标明该温度操控体系具有丈量规模宽、运用温度高、运转牢靠、丈量及时精确等长处，一起克服了以往外表不安稳、易损坏等缺陷。该办法加以恰当批改，也可应用于其它温度操控体系中。
