| 【中文题名】 | 基于智能仪表的电阻炉温度控制系统的设计及其应用 |
| 【英文题名】 | Design and Application of Temperature Control System of Resistance Furnace Based on Intelligent Instrument |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-9 |
| 【中关键词】 | 智能仪表,电阻炉,温度控制,单片机,自适应控制, |
| 【英关键词】 | intelligentinstrument,resistance furnace,temperature control,single-chip microcomputer,self-adaptive control, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>自动控制、自动控制系统>计算机控制、计算机控制系统 |
| 【论文摘要】 |
微电子技术和通信技术的发展极大地促进了智能测量控制仪表的发展。单片机技术、通信技术及各种功能芯片的广泛使用为智能仪表的设计提供了新的方案，使智能仪表成为了现代测控技术的主要工具。
工业加热时经常使用电阻炉，对其温度控制时精度要求很高，同时多仪表组网可实现加热系统的集中监控和数据管理。为此设计一个运行稳定、控制精度高、可通信的电阻炉温度控制系统具有一定的实际意义。
本文以电阻炉为控制对象、智能仪表为控制工具、热电偶为温度传感器、继电器为执行元件、RS-485串口通信设计温度控制系统。依据系统设计要求，全面讨论了智能仪表的硬件设计、软件开发及抗干扰处理。
硬件电路设计在保证技术指标的前提下，以简约为原则，合理选择各个芯片，充分利用了单片机的I/O资源。软件设计时紧密结合硬件资源，充分运用定时时钟，完成了数据处理、显示、键盘操作、串口通信等功能。
在算法研究方面，以电阻炉为研究对象建立离散数学模型，依据超稳定理论设计了一个结构简单、易于实现的参考模型自适应(MRAC)算法，仿真结果表明该算法超调量小，跟踪速度快。
最后对系统进行调试及实验，实验结果表明该系统运行稳定... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
5-6 |
|
Abstract |
6-9 |
|
第一章 绪论 |
9-13 |
|
1.1 基于智能仪表的温控系统设计背景 |
9 |
|
1.2 智能仪表概述 |
9-11 |
|
1.3 国内外研究现状 |
11-12 |
|
1.4 课题的任务和主要工作 |
12-13 |
|
第二章 温控系统设计要求 |
13-17 |
|
2.1 系统技术指标及设备规格 |
13-14 |
|
2.2 智能仪表设计 |
14-17 |
|
2.2.1 仪表面板设计 |
14-15 |
|
2.2.2 仪表状态设计 |
15 |
|
2.2.3 仪表操作规范设计 |
15-17 |
|
第三章 温控系统的硬件设计 |
17-33 |
|
3.1 单片机的选择 |
17-18 |
|
3.2 温度采集通道 |
18-25 |
|
3.2.1 热电偶及参比端温度补偿 |
19-21 |
|
3.2.2 采样放大电路设计 |
21-23 |
|
3.2.3 A/D转换电路设计 |
23-25 |
|
3.3 显示、按键接口设计 |
25-26 |
|
3.4 系统串口通信电路设计 |
26-29 |
|
3.4.1 数字化通信技术的应用 |
26-27 |
|
3.4.2 RS-485串行标准接口 |
27 |
|
3.4.3 串口通信电路设计 |
27-29 |
|
3.5 电源电路设计 |
29-31 |
|
3.5.1 系统电源电路设计要求 |
29 |
|
3.5.2 电源电路原理 |
29-31 |
|
3.6 系统其他电路设计 |
31-33 |
|
3.6.1 数据存储器扩展 |
31 |
|
3.6.2 输出电路设计 |
31-33 |
|
第四章 温控系统的软件设计 |
33-47 |
|
4.1 编程语言的选择 |
33 |
|
4.2 系统软件设计思路 |
33-34 |
|
4.3 监控程序设计 |
34-35 |
|
4.4 中断管理 |
35-36 |
|
4.4.1 外部中断源 |
36 |
|
4.4.2 1ms定时中断 |
36 |
|
4.5 键盘程序设计 |
36-40 |
|
4.5.1 一键多义的键盘管理 |
37-38 |
|
4.5.2 去抖及长按键设计 |
38-40 |
|
4.6 测量算法设计 |
40-41 |
|
4.6.1 温度补偿处理 |
40 |
|
4.6.2 热电偶非线性校正 |
40-41 |
|
4.7 仪表与上位机的通信 |
41-45 |
|
4.7.1 Modbus协议 |
42-43 |
|
4.7.2 下位机软件设计 |
43-45 |
|
4.8 其它功能模块设计 |
45-47 |
|
4.8.1 手动/自动切换设计 |
45-46 |
|
4.8.2 控制量输出设计 |
46-47 |
|
第五章 抗干扰处理 |
47-49 |
|
第六章 系统控制算法的研究与仿真 |
49-55 |
|
6.1 电阻炉温度系统建模 |
49-50 |
|
6.2 系统控制算法的研究 |
50-53 |
|
6.2.1 参考模型自适应系统 |
50-51 |
|
6.2.2 控制率的推导 |
51-53 |
|
6.3 PID与 MRAC仿真比较 |
53-55 |
|
第七章 调试与实验 |
55-59 |
|
7.1 制板 |
55-56 |
|
7.2 系统调试简要说明 |
56 |
|
7.3 系统实验 |
56-59 |
|
7.3.1 系统实验设备 |
56 |
|
7.3.2 温度设置 |
56-57 |
|
7.3.3 实验结果与分析 |
57-59 |
|
总结与展望 |
59-61 |
|
设计总结 |
59-60 |
|
设计展望 |
60-61 |
|
参考文献 |
61-64 |
|
附录A 基本部分源程序清单 |
64-72 |
|
附录B 系统电路图 |
72-73 |
|
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
73-74 |
|
致谢 |
74-75 |
|
附图 |
75 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385575 |
