DZ202PLC溫度控制系統(tǒng)

DZ202PLC溫度控制系統(tǒng),DZ202PLC,溫度,控制系統(tǒng) 基于矩陣建筑機(jī)構(gòu)的微處理器溫度測(cè)定和控制系統(tǒng) 文章摘要: 本文介紹了基于矩陣建筑學(xué)多點(diǎn)溫度測(cè)量的原理和系統(tǒng)建筑學(xué)。介紹了溫度測(cè)量和以微處理器為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)。討論了影響測(cè)量和控制準(zhǔn)確性的因素，以及如何改進(jìn)測(cè)量的準(zhǔn)確性。 關(guān)鍵字: 矩陣建筑學(xué)、多點(diǎn)溫度、微處理器 說(shuō)明 微處理器溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)用來(lái)測(cè)定多點(diǎn)溫度。 溫度的測(cè)量范圍是 -55℃到125℃。 溫度系統(tǒng)能被用測(cè)量大規(guī)模的同時(shí)能測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度或檢測(cè)電力工廠溫度。它能也在其他的情形中用于在 -55℃和+125℃之間的場(chǎng)所，例如：糧食倉(cāng)庫(kù)、發(fā)酵處理廠等。與其他的多溫度測(cè)量工具想比較,該溫度系統(tǒng)有高準(zhǔn)確性,高可信度,強(qiáng)大的抗干擾的能力,尤其是其較低費(fèi)用。由于矩陣建筑學(xué)和兩個(gè)管角集成電路溫度感應(yīng)器,所以此溫度系統(tǒng)的輸出連接線是比較少的。它很容易把連結(jié)溫度系統(tǒng)的輸出終端連接到到溫度測(cè)量點(diǎn)而且連接距離達(dá)到數(shù)百公尺。舉例來(lái)說(shuō)，如果測(cè)量64個(gè)溫度點(diǎn),連接排成一行來(lái)自工具的輸出陣好是的 8×2=16條輸出線。但是通常的溫度工具需要至少 2×64=128條 (二個(gè)接線端測(cè)量方法) 此溫度系統(tǒng)輸出 24個(gè)條轉(zhuǎn)變控制信號(hào)和9條PWM的控制作信號(hào)。(周期性變化) 1 矩陣建筑學(xué)體系和AD590原理及特征 1.1 AD590 的特征 AD590 是一兩個(gè)輸出端的集成電路溫度傳感器，輸出電壓很絕對(duì)溫度成比例。該設(shè)備相當(dāng)一個(gè)高阻抗的電流調(diào)整器(>10MΩ)。供電電壓在 +4 V 和 +30 V之間.每當(dāng)溫度產(chǎn)生變化的時(shí)候如：變化298.2K相應(yīng)的輸出為298.21 μA。(相當(dāng)于25 ℃) 當(dāng)反向電壓加到AD590上時(shí)，出現(xiàn)電流不通的現(xiàn)象。這就意味著AD590是單一方向的傳感器。 AD590能在常規(guī)溫度在150 ℃的在任何的測(cè)溫度的系統(tǒng)中使用。 AD590集成電路的固有的較低費(fèi)用，和其很好的性能，使其在許多有溫度測(cè)量場(chǎng)合深受人們喜愛(ài)，有許多的昂貴發(fā)射器，過(guò)濾器，昂貴的電線線路在許多應(yīng)用裝置方面是不必要應(yīng)用的。 在距離較遠(yuǎn)的測(cè)量溫度中AD590的效果特別地好。 由于它的高阻抗的輸出，使設(shè)備對(duì)由于長(zhǎng)距離傳輸而沒(méi)有電壓下降的感覺(jué)。 舉例來(lái)說(shuō)，如果10V的電壓降低到5V,它最大只能造成1μA變化, 或者只相當(dāng)于1℃的誤差變化。任何絕緣好的雙絞線從數(shù)百米之外接受控制都是可以的。其輸出特性也使AD590容易有多元性: 電流容易被轉(zhuǎn)變成邏輯門電路輸出。 1.2 矩陣建筑機(jī)構(gòu)的原理 "矩陣建筑機(jī)構(gòu)" 有m行和n列信號(hào)線。每條線分別地被連接到單一多項(xiàng)類似的多路器上(4051)。在每個(gè)橫行和豎行的的交叉口，放置相同方向同樣的集成電路溫度傳感器AD590。這樣總共有m×n個(gè)傳感器。每一面有8×8個(gè)AD590排列。豎行的每條線連接使被多個(gè)傳感器器的電子開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)變的補(bǔ)給有力量。每一次正直的專欄線轉(zhuǎn)變供應(yīng)電壓。排的每條線連接到另外的一個(gè)多路器。只是每一排現(xiàn)在信號(hào)對(duì)溫度變更而且處理線路轉(zhuǎn)變。 因?yàn)闇囟葌鞲衅髟谝粋€(gè)方向中的導(dǎo)通是唯一和隨時(shí)的，橫排(i)和豎排(j)被連接到多路器的電子開(kāi)關(guān)的系統(tǒng),多以只有一個(gè)溫度傳感器(在 I橫行和j豎行) 能被連接到系統(tǒng)。 真正的線在Fig1中體現(xiàn)流動(dòng)方向。既然AD590相當(dāng)于作用一個(gè)高阻抗 (>10MΩ) 其變化隨絕對(duì)溫度的變化而變化，當(dāng)前流過(guò)電阻R的電流只被測(cè)量點(diǎn)的溫度決定 (i 橫排和j豎排) 。 橫排和豎排有秩序的的變化能夠體現(xiàn)所有點(diǎn)溫度有秩序的的變化。電流仍然由被測(cè)量點(diǎn)的溫度決定。 2 溫度信號(hào)的放大和處理線路 溫度信號(hào)的放大的和處理線路采用一種典型的為分放大線路。Fig2說(shuō)明了這種微分放大線路。 當(dāng)前的電流通過(guò)測(cè)量點(diǎn)的檢測(cè)溫度換成溫度范圍為0℃到100℃，通過(guò)電阻R轉(zhuǎn)化為電壓，（對(duì) 373.2K到273.2K）。R(=R1+ R2)是10KΩ。如此電壓把微分放大電路的電壓從2.732V到3.732V。偏移電壓是2.732V。經(jīng)過(guò)擴(kuò)大，電壓被擴(kuò)大為原來(lái)的2.0×2.5=5倍。 偏移電壓有高精密和較少的溫度漂移。它是由參考電壓集成電路LM336-5.0提供。因?yàn)槭褂梦⒎址糯箅娐泛蛥⒖茧妷杭呻娐?溫度漂移和整合的錯(cuò)誤非常低。由于共態(tài)干擾來(lái)自電壓和地線,他有較強(qiáng)的抗干擾能力。 3 微處理器溫度測(cè)定和控制系統(tǒng)的建筑學(xué) 這個(gè)系統(tǒng)的核心部份是微處理器80C196KB系統(tǒng)包括溫度感應(yīng)器轉(zhuǎn)變線路，信號(hào)放大和處理線路，A/D 轉(zhuǎn)換線路，PWM 輸出和開(kāi)關(guān)變數(shù)輸出線路，液晶顯示電路，通信接口和支持微處理器的其他線路。重要的部份是信號(hào)放大和處理線路；它是決定整個(gè)的系統(tǒng)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。Fig3是系統(tǒng)的建筑學(xué)。 80C196KB的P0.0-P0.5是溫度傳感信號(hào)的轉(zhuǎn)化口。經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)變線路(對(duì)5V到15V)，二個(gè)8個(gè)通道的多路器4051只選擇一個(gè)AD590。放置在i排j列的AD590所檢測(cè)到的電流通過(guò)電阻轉(zhuǎn)化成電壓。ACH6用來(lái)檢測(cè)低壓電源。當(dāng)電力驅(qū)動(dòng)的電壓不足的時(shí)候否說(shuō)明AC的電壓太低。電源下的保護(hù)程序檢測(cè)到這些情況和保護(hù)這些數(shù)據(jù)。ACH7用來(lái)轉(zhuǎn)換來(lái)自信號(hào)放大和處理線路的溫度信號(hào)VAD輸出。HSO.0-HSO.7和P2.5輸出9路PWM的控制信號(hào)。通過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)濾器,這些 PWM信號(hào)能夠被轉(zhuǎn)換成模擬的電信號(hào)從而控制熱力開(kāi)關(guān)。HSI.0、HSI.1和P1.0- P1.7組成的2×8的鍵盤,P1.0- P1.7是放置輸出點(diǎn)。TXD、RXD和MAX232組成標(biāo)準(zhǔn)的RS232C串行通信連接監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。Vref連接到LM336的5V電壓。在P3和P4口，8KB EPROM、27C64、8KB RAM 6264、32KB閃存，在AT29C256中，放置Intel8255和DMC16249的的必要控制信號(hào)放大控制液晶顯示,其中3個(gè)PA口,Intel8255輸出8×3=24轉(zhuǎn)換控制信號(hào)、PB和PC控制信號(hào)?？刂七壿嫴捎肎AL16V8。他能通過(guò)快速閃存進(jìn)行讀和寫的控制,軟件可在線更新。 4 系統(tǒng)軟件 整個(gè)設(shè)計(jì)被分為兩個(gè)部份。第一部份從3FFFH到2080H,在EPROM 2764中，也就是，當(dāng)這個(gè)部份的程序被寫到EPROM之后就不能被更改?；镜某绦蚴潜粚懙紼PROM中的。第二個(gè)部份的程序被更新。它位於8080H- FFFFH, 32KB閃存。經(jīng)過(guò)RS232C串行通訊口,更新的程序能被輸送到溫度測(cè)量系統(tǒng)的內(nèi)存中。這個(gè)程序被控制被基本的或早先的更新程序。8000H-8079H是系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元而且顯示版本,其中8000H- 8002H是版本序號(hào)?；镜陌姹拘蛱?hào)是 1.01，而且這里最初寫101(美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼密碼)。如果它是不101,就意味著程序被更新了，且系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)地運(yùn)行更新程序于閃存中。 在EPROM中斷位于2000H- 2018H。在EPROM被修改并且讓它指向0000H-0180H在隨機(jī)存取儲(chǔ)存器中位于0180H。每個(gè)矢量占用0FH個(gè)單元。儲(chǔ)存了指令繼續(xù)對(duì)適當(dāng)?shù)奈恢贸绦蛑袛嗪吞S。位于0000H-0180H的指令被系統(tǒng)初始化。 基本的版本軟件包括系統(tǒng)初始化部份，AD590排和列轉(zhuǎn)變控制、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波器，線性化處理、標(biāo)度轉(zhuǎn)換、PID控制和開(kāi)關(guān)量的控制，液晶顯示和鍵盤處理，溫度自動(dòng)調(diào)整和系統(tǒng)更新等 5 抑制干擾的方法 由于連接線的長(zhǎng)度超過(guò)數(shù)百公尺，而且通常的導(dǎo)線是雙絞線,大多數(shù)的干擾來(lái)自導(dǎo)線。第一，它能使AD590的輸入電壓不穩(wěn)定。AD590的電流將會(huì)跟隨終端電壓變動(dòng)。第二，它能沿著導(dǎo)線侵入到溫度系統(tǒng)中。 那主要地方法是用平行電容器。每個(gè)AD590在輸入端平行一個(gè)電容器在.對(duì)二個(gè)多路器的 X7接頭和X0 4051連結(jié)一個(gè)電容器到地面各有一個(gè)。電容量是對(duì) AD590 的0.1μF.并聯(lián)一個(gè)電容器讓AD590的終端電壓非常穩(wěn)定。如此AD590的電流不再受到干擾。所有的來(lái)自系統(tǒng)外面的干擾被拒絕。 但是一定的環(huán)境之下電流流過(guò)電線進(jìn)入溫度系統(tǒng)之內(nèi)不是跟隨AD590的。電流流過(guò)電阻上經(jīng)過(guò)多路器。平均電流在不同的地方是相等的。它意味著溫度的取樣和信號(hào)的放大必須在一定且有充足的量從而使信號(hào)更平滑。為了要拿到相對(duì)穩(wěn)定的信號(hào),信號(hào)轉(zhuǎn)變周期，A/D轉(zhuǎn)換器和控制時(shí)間間隔一定要足夠，只有這樣,溫度系統(tǒng)才能得到AD590檢測(cè)到的真正的平均電流。 軟件也有較強(qiáng)抗干擾的能力。通常干擾信號(hào)都有正交性。采集中值過(guò)濾和算術(shù)平均過(guò)濾器的方法能有效地拒絕各種干擾信號(hào)。 除此之外，IC14051的X0-X7接頭，分別連結(jié)10KΩ的電阻器到地面。AD590的多路相反漏電流能流過(guò)這個(gè)電阻。阿當(dāng)輸入量非常大的時(shí)候,它能有效避免漏電流。 6 總結(jié) 因?yàn)榇罅康闹貜?fù)測(cè)量，集成電路溫度傳感器的精度(0.1℃)的準(zhǔn)確性應(yīng)該是少于0.1℃。 此系統(tǒng)使用了10個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器(在80C196KB中使插入的)，而且采用了必要而有效抗干擾的方法。在0℃到100℃的溫度測(cè)量值中,此溫度系統(tǒng)能在工業(yè)的測(cè)量中被大量應(yīng)用。它有較高的精度和測(cè)量準(zhǔn)確性。最大的測(cè)量誤差少于0.2℃。最大的控制誤差少于0.5℃。 4