系統(tǒng)由真空泵電動(dòng)機(jī)和油泵電動(dòng)機(jī)各一臺(tái)組成,,要求用單片機(jī)完成管道壓力檢測(cè)和油箱溫度控制,。用壓力傳感器采集數(shù)據(jù)并送單片機(jī)處理。系統(tǒng)采用兩組加熱管加熱,,每組功率為24 kW,。用溫度傳感器采集數(shù)據(jù)并送單片機(jī)處理。當(dāng)溫度達(dá)到要求時(shí),,切斷真空泵電機(jī)并隨時(shí)顯示當(dāng)前溫度值,,接觸器跳閘溫度可以通過拔碼盤設(shè)定送入單片機(jī)。系統(tǒng)中電機(jī)只能正轉(zhuǎn),,不能反轉(zhuǎn),,控制電路應(yīng)具有反轉(zhuǎn)報(bào)警裝置。
主回路采用空開和接觸器實(shí)現(xiàn),,控制回路由單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),。系統(tǒng)啟動(dòng)順序是:油泵電動(dòng)機(jī)、真空泵電動(dòng)機(jī),、加熱管,。兩組加熱管可分別單獨(dú)加熱和停機(jī),但只有真空泵電機(jī)啟動(dòng)后加熱管才能啟動(dòng)和運(yùn)行,。
1 控制系統(tǒng)主要硬件構(gòu)成
主回路交流接觸器4個(gè),、空氣開關(guān)2個(gè)、MCS-51系列單片微機(jī)芯片8031,、各類外圍接口芯片,、A/D轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器,、壓力傳感器,、光電耦合器件、接觸器驅(qū)動(dòng)電路,、LED顯示電路等,。控制系統(tǒng)如圖1所示,。
1.1 輸入信號(hào)回路溫度檢測(cè)系統(tǒng)基本組成
通過集成溫度傳感器AD590和單片機(jī)組成數(shù)字溫度檢測(cè)裝置,。AD590溫度傳感器屬于半導(dǎo)體集成溫度傳感器,測(cè)量范圍為-55~+150℃,,輸出電流與溫度成線性關(guān)系,,它以熱力學(xué)溫標(biāo)零點(diǎn)作為零輸出點(diǎn),比例因子為1μA/℃,。因此它能把溫度信號(hào)變?yōu)榕c絕對(duì)溫度成比例的電流信號(hào),。該傳感器穩(wěn)定性高、線性度好,。AD590本身產(chǎn)生的是電流信號(hào),,它將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流信號(hào)輸出,,在傳感器輸出端加運(yùn)算放大器OP-07,,使其輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),。
硬件電路采用雙點(diǎn)溫度調(diào)整誤差,電路如圖2所示,。放大器采用OP-07單片精密運(yùn)算放大器,,它具有低噪聲、低漂移和高增益特點(diǎn),,是一種通用性強(qiáng)的運(yùn)算放大器,。電容C4在此起濾波的作用。通過R1給AD590傳感器提供穩(wěn)定電壓,,所測(cè)溫度由AD590溫度傳感器檢測(cè),,給電壓放大器提供電壓信號(hào),以供放大,。這里用電位器RP1起到調(diào)零點(diǎn)的作用,,電位器RP2起到調(diào)增益的作用,通過調(diào)整運(yùn)放中的電阻RP1和電位器RP2,,找到輸出電壓與被測(cè)溫度的合適對(duì)應(yīng)關(guān)系,。
1.2 輸出信號(hào)回路基本組成
該電路用交流電磁式接觸器控制設(shè)計(jì),即由雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)交流接觸器KM線圈,。額定工作電壓為交流接觸器線圈工作電壓的2~3倍,,額定工作電流為交流接觸器線圈工作電流的1.5~2倍。此處為220 V的交流電壓,,選擇10 A/660 V的雙向晶閘管,。光耦合器MOC3041R的輸入端接7407,由單片機(jī)的P1.0口輸出低電平,,雙向晶閘管導(dǎo)通,,接觸器KM吸合。反之則接觸器KM釋放,。最后再由交流接觸器的觸點(diǎn)控制動(dòng)力回路,。輸出信號(hào)回路如圖3所示。
3 控制系統(tǒng)溫度檢測(cè)程序設(shè)計(jì)
溫度檢測(cè)程序的功能是連續(xù)進(jìn)行4次A/D轉(zhuǎn)換,,求取轉(zhuǎn)換結(jié)果的平均值,,A/D轉(zhuǎn)換采用查詢方式。為保證數(shù)據(jù)的可靠性,,采用均值濾波法進(jìn)行軟件濾波,。
溫度控制程序的功能是將溫度的檢測(cè)值與設(shè)定值作比較,如果檢測(cè)值大于設(shè)定值2℃,,則關(guān)閉一臺(tái)加熱管,;如果檢測(cè)值大于設(shè)定值5℃,,則關(guān)閉2臺(tái)加熱管;否則不調(diào)節(jié),。如果檢測(cè)值小于設(shè)定值,,則重新啟動(dòng)加熱管1,2,,以保證繼續(xù)加熱,。A/D轉(zhuǎn)換器采用AD0809芯片,考濾到計(jì)算調(diào)試和編程方便,,取00H~FFH對(duì)應(yīng)0~5 V和0~128℃,,即每對(duì)應(yīng)于1℃,數(shù)字量為02H,,模擬電壓量為0.039 V/℃,,調(diào)試時(shí),當(dāng)溫度為0℃時(shí),,調(diào)節(jié)RP1,,使運(yùn)放輸出電壓為0 V,AD0809轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為00H,,當(dāng)溫度為128℃時(shí),,調(diào)節(jié)RP2,使運(yùn)放輸出電壓為5 V,,AD0809轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為FFH,。
4 結(jié) 語
該控制系統(tǒng)與PLC控制相比較,無須增加新的電路,,就能對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè),、轉(zhuǎn)換和顯示,在軟件算法設(shè)計(jì)上采用濾波技術(shù),,在硬件的輸出電路上采用光電耦合器件,,實(shí)現(xiàn)光電隔離,防止接觸器吸合過程中的電弧干擾,。該控制系統(tǒng)用在濾油機(jī)上已獲得了良好的使用效果,,產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,具有很好的推廣價(jià)值,。