电烤箱温控系统设计.docx
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电烤箱温控系统设计
计算机控制技术课程设计
阀门定位控制系统设计
学生姓名
仲梓文
学号
20090509252
学院名称
信电学院
专业名称
电气工程及其自动化
指导教师
韩成春
2012年
6月
18日
目录
1××1
1.1××××××1
1.1.1××××1
1.1.2××××1
……
1.2××××××1
1.2.1××××1
……
2×××××2
2.1××××××2
2.1.1××××2
……
3×××××4
3.1××××××4
3.1.1××××4
……
结论5
参考文献7
附录8
附录18
附录28
目录编至三级标题,参考文献、附录同样按第一层次(章)的编辑要求处理,另起新页,与正文一起顺序用阿拉伯数字编页。
目录中各章题序及标题用小四号黑体,其余用小四号宋体。
大纲级别2级,小三号黑体,单倍行距,段前0.5行,段后0.5行
1设计要求
1.要求阀开度大于90或小于10%,以及阀心被卡住时,进行报警。
2.要求具有调节阀线圈的故障诊断功能
3.用数码管实时阀位开度。
利用位置传感器检测位置,反馈到单片机中作为反馈模拟信号,经单片机内PID控制算法进行信号处理后输出一定宽度的脉冲来驱动调节阀并实现定位反馈控制。
由键盘输入阀门的工作量特性以及阀心的最大、最小行程等参数。
采用功能键实现点动和自动以及复位。
定位速率由各组自行设定,即确定PID控制算法参数。
2.设计思路
电动阀门一般是根据仪表信号来控制小型双向伺服电机的正反转,之后经过减速机和涡轮蜗杆来改变阀门开度的。
阀门开度是否到位可通过位置传感器反馈得知。
阀门限位信号来自阀门内部安装的两个小型微动开关。
阀门开度信号来自阀门联轴器上的5K电位器。
如果阀位反馈信号与控制值有较大的偏差,则认为阀门出现故障,用发光二极管指示报警。
阀开度大于90或小于10%,以及阀心被卡住时,发光二极管指示灯报警并停止动作。
小型双向伺服电机为220VAC,6A。
控制电机的正反向可用小型继电器或固态继电器来完成。
2.1阀门控制系统基本结构
给定量u(t)为被控阀门开启转动圈数给定量。
光电开关安装在阀门的转轴数并安装一个随电机转轴一起转动的信号反射板,这样可以通过光电开关的信号给出转轴转动的圈数,实现对阀门开启圈数的累计。
e(t)为设定圈数和当前圈数的差值,实际上这个功能已经整合在单片机中实现。
单片机作为整个系统的控制核心,具有设定当前计数圈数,对当前圈数进行掉电保持,根据光电开关输入信号对阀门圈数进行计数以及进行高低圈数报警等功能。
系统人机接口通过触摸屏组态实现。
图1阀门系统基本结构框图
图2 阀门转速和转向信号检出机构示意图
2.2控制流程
本系统要实现的功能为:
采用正转限位开关和反转限位开关对阀门的开关圈数进行计数;在到达预设开启圈数后进行准停。
由于阀门的调整过程需要掉电保持功能,所以利用单片机内部的掉电保持特殊功能寄存器保存当前阀门开启圈数以及正反向标志位。
3.技术要求
1)如果阀位反馈信号与控制值有较大的偏差,则认为阀门出现故障,用发光二极管指示报警。
电机温度信号来自其内部安装的温度传感器(AD590),温度高于70℃时发光二极管指示灯报警并停止动作。
2)电机温度信号来自其内部安装的温度传感器(AD590),温度高于70℃时发光二极管指示灯报警并停止动作。
4.硬件设计
硬件结构主要由台达微型PLC,台达AS57系列单色触摸屏,光电开关,以及与阀门阀柄相连的电动转动机构组成,由于采用触摸屏作为人机界面,所以极大的节省了外界的开关和状态显示装置,界面非常简洁、美观。
AS57负责系统的控制菜单显示,当前控制状态显示,阀门开启度显示,手动/自动操作功能选择等功能。
EX系列PLC与AS57触摸屏之间通过RS-232C串口进行通讯,PLC负责下位阀门位置信号的采集和阀门驱动电机的启/停,正/反转控制。
3.算法分析
3.1I/O分配表
输入
输出
端子
名称
端子
名称
X0
正传限位开关
Y0
正向接触器
X1
反转限位开关
Y1
反向接触器
Y2
高限报警
Y3
低限报警
Y4
运行指示
表1I/O分配表
3.2控制流程
系统控制流程如图所示。
本系统要实现的功能为:
采用正转限位开关和反转限位开关对阀门的开关圈数进行计数;在到达预设开启圈数后进行准停。
由于阀门的调整过程需要掉电保持功能,所以利用单片机内部的掉电保持特殊功能寄存器保存当前阀门开启圈数以及正反向标志位。
根据控制功能要求设计手动控制、自动控制和系统初始设置功能。
可根据当前阀门开启状态设置当前阀门开启圈数,密码保护等功能。
手动控制可以用来在系统调试时进行人为实时控制,比如阀门归位、圈数预给定等功能。
自动控制功能在设置预开启的圈数后可实现自动操作,操作人员可以离开设备。
设置极限报警功能进行故障报警。
2.PID参数自整定及控制算法设计
阀门定位器是气动执行器的主要附件,接收控制器的输出信号,并产生与之成比例关系的输出信号来控制执行器,以实现控制阀的准确定位。
智能阀门定位器的执行机构,其静、动态特性的一致性很差。
在对其设计PID控制器时,首要问题就是PID参数的整定,PID控制算法作为一种通用的控制策略,其PID参数整定有许多方法,但是工程实用中对于缺少传递函数的模型,PID参数调整困难u‘21。
作者在对阀门定位器控制要求和系统的先验知识分析的基础上,通过对阀门定位器的单位阶跃响应的数据处理,设计了PID参数整定方法,并采用了一种基于误差相平面分析的PID自整定的方法完成了阀位控制。
实验表明,此方法满足单片机低处理速度要求,并能得到满意的控制效果,有较大的应用价值。
2.1××××××
2.1.1××××
2.1.1.1×××××××××××
表题置于表上,居中,表题及表内文字宋体五号,单倍行距。
××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××见表2-1。
表2-1合金钢的化学成分与力学性能
材料名称
化学成分(%)
力学性能
C
Mn
Cr
其他
抗拉强度
σb
/N/mm2
屈服强度
σs
/N/mm2
弹性模量
E
/N/mm2
伸长率
δ
/%
布氏硬
度①
/HBS
…
…
①×××××。
××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××见表2-2。
表2-2国家选定的非国际单位制单位
量的名称
单位名称
单位符号
换算关系和说明
时间
分
[小]时
天(日)
min
h
d
1min=60s
1h=60min=3600s
1d=24h=86400s
平面角
[角]秒
[角]分
度
(″)
(′)
(°)
1″=(π/648000)rad
(π为圆周率)
1′=60″=(π/10800)rad
1°=60′=(π/180)rad
旋转速度
转每分
r/min
1r/min=(1/60)s-1
表格允许下页接写,表题可省略,表头应重复写,并在右上方写“续表××”。
续表2-2
量的名称
单位名称
单位符号
换算关系和说明
长度
海里
nmile
1nmile=1852m(只用于航程)
速度
节
kn
1kn=1nmile/h
=(1852/3600)m/s
(只用于航程)
质量
吨
原子质量单位
t
u
1t=103kg
lu≈1.6605655×10-27kg
体积
升
L,(l)
1L=1dm3=10-3m3
能
电子伏
eV
1eV≈1.6021892×10-19J
级差
分贝
dB
线密度
特[克斯]
tex
1tex=lg/km
××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××见式(2.1)。
式(2.1)
公式另起一行,单倍行距,居中书写,公式的编号用圆括号括起来放在公式右边行末。
式中
——表示已建类似项目的费用;
——表示拟建项目的费用;
——表示已建类似项目的生产能力;
——表示拟建项目的生产能力;
——表示不同时期、不同地点建设项目的造价调整系数;
X——表示生产能力指数。
公式中第一次出现的量应给予注释,注释的转行应与破折号“——”后第一个字对齐。
3×××××
3.1××××××
3.1.1××××
3.1.1.1×××××××××××
××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××见图3-1。
图标题置于图的下方,居中;宋体5号字,单倍行距
图3-1循环矿浆压力与柱体背压的关系
………………
结论
×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。
××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。
标题黑体小二,居中,单倍行距,段前0.5行,段后0.5行;内容宋体小四,行距固定值20磅。
参考文献
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中国地质大学,2001.
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………………
标题黑体小2加粗居中,单倍行距,段前0.5行,段后0.5行;内容宋体5号,行距固定值20磅。
附录
附录1
……
附录2
……
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