温度控制范文
时间：2023-12-10 07:09:30
温度控制篇1
关键词：高精度恒温槽；模糊控制；增量式PID；C8051F060；温度
中图分类号：TP183文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)22-5482-03
A High-precision Thermostat Bath Temperature Control System
LIU Jun-wei
(Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003, China)
Abstract: It requires high precise to control temperature during the thermostat bath thermo physical properties measurement. Aimed to above problem, a control method based on one-dimensional fuzzy and increment PID control is given. This control method chooses fuzzy control or increment PID control by deviation value between the measured temperature and the setting temperature so as to finish high-precision temperature control. The designed control system uses the C8051F060 as main controller, and has on-line temperature control、historical temperature data storage、real-time data communication with the PC etc. The results of practice test show that the system temperature response is fast, temperature degree of fluctuation is small, a practical need for use can be satisfied fully.
Key words: high precision thermostat bath; fuzzy control; increment PID; C8051F060; temperature
在流体热物性测试中，流体热物性与测试环境温度有着密切的关系[1]。如要获得精确的测量流体热物性数据，测试环境必须为一恒定温度。恒温环境的实现有两种方式，一种为深入地表以下，另一种为通过人工方式将某一区域进行恒温控制。目前流体物性测试中基本使用后一种方式，常见的为恒温槽[2]。恒温槽是测量流体热物理性质时必不可少的实验设备，特别在高精度的流体热物性测量中恒温槽性能的好坏直接影响了测量数据的可信度。国内生产的恒温槽控制精度低下，且结构设计不适合流体热物性的实验测量；国外生产恒温槽可以很好的用于某些热物性的测量，但是价格昂贵，且对于一些特殊的热物性测量也不合适，如临界参数的测量[3]。
基于以上情况，该文给出了一种恒温槽温度控制系统，该系统实现了恒温槽温度高精度控制，其控温范围为-30～120℃、控制精度可保证在±5mK以内，为热物性测量提供了一定技术保障。
1系统结构与工作原理
系统整体结构如图1所示，主要包括MCU、RS232接口、USB接口、键盘和LCD显示等部分，其中MCU选用C8051F060单片机。
图1系统结构
利用Pt100温度计和调理电路将恒温槽内实际温度转换为C8051F060能够处理的电压信号。C8051F060将采集的温度值和设定的温度进行比较与处理，控制功率驱动电路驱动执行器，增加或降低恒温槽内温度，使得恒温槽内温度恒定在设定值。RS232接口可实现温控系统与PC机通讯，实现PC机在线处理温度信息的功能；通过USB接口可将系统参数数据存储于U盘中，可大大提高数据存储容量和历史数据采集时间。
1.1温度测量电路
对于采用Pt100铂电阻进行温度测量的系统，导线自身电阻对测量精度具有较大的影响。采用四线制测量电路，导线虽有电阻但无电流，避免了导线自身电阻产生的误差，提高了测量精度[4]。因此，该文选用四线制测量电路，原理图如图2所示。
图2温度测量电路
图2中，OP27(1)与OP27(2)组成一个恒流源，为Pt100提供1mA的恒定电流。随着恒温槽内温度的变化，Pt100的阻值相应改变。由于电流恒定，则Pt100的端电压间接反映了恒温槽内温度的变化。OP27(3)组成放大增益为10的差模放大电路，可将Pt100端电压调整为适合于C8051F060的ADC0检测信号。在实际应用中，图2中的电阻须选用千分之一的精密电阻，否则将出现恒流源电流失稳，影响系统温度测量的精度。
1.2系统电源
如要保证温度的测量精度，首先必须有一个可靠、稳定的系统电源。系统中所用的电源主要有+12V、-12V、+3.3V以及+5V。其中，+12V和-12V为温度测量电路提供电源，必须具有很小的纹波电压。+12V电源原理图如图3所示，-12V与+12V原理图类似。图3中，LM317为1.2V～37V范围的调压器，输入与输出电压差最大40V，输出端接1mH的电感L，可减小LM317输出电压的纹波。
图3 +12V电源电路
1.3串口通讯与USB接口
串口通讯选用Maxim公司的MAX3232，完成C8051F060与PC机的电平转换，通讯方式为方式1。选用符合USB1.1协议规范的USB总线芯片CH375作为C8051F060与U盘存储设备的接口，实现恒温槽温度实时数据存储[5]。
2温度控制算法
温度控制系统是变参数、大惯性、大延时和随机干扰很强的动态系统。在实际应用中，恒温槽温度控制过程具有非线性、时变不确定性，难以建立精确的数学模型[6]。应用常规的PID控制不能达到理想的控制效果，存在超调量大、稳定周期长、控制参数难于整定等问题[7]，不利于实现高精度控制。基于上述情况，该文选用模糊控制与标准PID控制算法结合在一起的模糊PID复合控制算法，实现系统的温度高精度控制。从系统控制算法复杂性方面考虑，如用二维或三维模糊控制算法，则大大增加了系统控制的复杂性。通过实际多次测试表明，模糊控制采用一维控制，可完全达到所需的控制精度、响应速度等，控制原理图如图4所示。其中，t为设定温度值，e为设定温度值与实测温度值y的偏差。
当设定值与实测温度值e大于设定阈值时，采用PID控制；当设定值与实测温度值小于设定阈值时，采用模糊控制，模糊控制器的输入为温度偏差e，通过偏差e控制模糊控制器。模糊控制规则为如表1所示。
图4控制算法原理图
表1恒温槽模糊控制规则
3软件设计
恒温槽温度控制系统软件采用C语言，主要包括主程序、中断程序、模糊控制程序以及PID控制程序等。主程序主要完成设定温度读取、判断温度偏差大小、模糊控制和PID控制算法选择、调用模糊控制或PID控制子程序等，主程序流程图如图5所示。其中，ε为系统稳定状态下的最小温度误差；γ为判断采用模糊控制和增量式PID控制温度阈值,实际取值为5℃。
图5主程序流程图
4试验结果与分析
本系统试验过程中，恒温槽介质为甲基硅油，温控范围为-30℃～150℃，测试点选用310K～380K，温度采集间隔为0.5s，采集时间为100s。部分测试结果如图6所示。
图6 320K和330K实测温度
经过大量温度控制效果测试，依据恒温槽温度波动度的定义[8]，计算出该恒温槽各点温度波动度均小于±7mK。
5结论
针对热物性测试所用恒温槽要求，设计了一种一维模糊控制与增量式PID混合温度控制策略，其主要利用实测温度与设定温度偏差的绝对值判断采用模糊控制或增量式PID控制。该控制方法大大提高了恒温槽温度响应速度，减少了单片机实现算法的难度。以C8051F060单片机作为主控制器，设计了实际控制系统。测试结果表明，该文给出的控制方法是有效的，温度控制精度符合实际使用要求。
参考文献：
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温度控制篇2
关键词：温湿度检测；单片机；串行显示；
中图分类号：S611文献标识码： A
引言
温湿度控制仪作为电力变电装置内部环境的监控仪器，它通过与电气柜内部的接口电路相连，能够对其温湿度进行检测并且发出控制命令，避免发生异常情况。由于它的保护功能，使得许多电力企业间接的避免了不少损失。并且温湿度控制仪具有警戒值可调功能，这让维护人员可以根据自己对温湿度的使用要求，随时修改警戒值，在温湿度超出用户的设定值时，控制仪可以自动进行加热或排风控制。电力变电装置一般都是用在高压室内，工作危险，条件艰苦。在采用温湿度控制仪以前，值班人员需不断的对电力装置的状态进行监控，并记下相关数据，工作强度大，而且还有很强的噪音，很容易使值班人员疲劳。采用温湿度控制仪使得“无人值守”变成可能，既提高了工作效率，又减少了人力物力资源。
一、总体方案设计
温湿度控制仪主要由温度信号采集电路、湿度信号采集电路、A/D转换电路、键盘控制电路、数码管显示电路、看门狗复位电路、加热和排风电路、开关电源等组成。工作原理：首先由传感器对温度和湿度进行检测，再经过A/D转换将采样到的数据送到微控制器内部处理，根据算法得到相应的控制量，当欠温度或过湿度时，启动加热元件；当过温度或欠湿度，启动排风元件。原理图如图1所示。
图1温湿度控制仪原理图
二、各单元方案的设计
1、传感器的选择
采用智能型温湿度传感器SHT10,它是一款含有已校准数字信号输出的复合式传感器。它不需要外部A/D转换电路，内部已集成了一个14位的A/D转换器，供电电源仅需要单片机的+5V电源，温度测量范围：-40℃～123.8℃，测量精度：±0.5℃。测湿范围：0%～100%RH，测量精度：±4.5%RH,它采用两线制串行接口和内部基准电压，超低功耗，工作起来稳定可靠，操作方便。
2、微处理器的选择
微处理器采用美国ATMEL公司推出的MCS-51系列单片机AT89S52作为主要器件，它是目前市场上的主流芯片，拥有价格低廉、低功耗、高性能等优点。AT89S52内部资源如下：8K字节在系统可编程Flash，256字节RAM,32个可编程I/O口线，看门狗定时器，3个16位定时器/计数器，8个中断源，一个向量2级中断结构，一个全双工异步串行口。
3、数码管显示模块的设计
在温湿度控制仪设计中，显示部分需要及时的把电力变电装置内部的温湿度信息直观的反映给工作人员，工作人员便可以根据自己的需要来进行相关的操作。考虑到以上因素，在设计时采用MAX7219串行驱动数码管，相对于并行驱动，节省了许多I/O引脚资源，便于以后拓展功能。
4、按键控制模块的设计
本系统的按键总共有4个，分别为温度＋1键，温度－1键，湿度＋1键，湿度－1键，因此键盘电路采用独立式按键设计，每个按键相互独立，一条输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态，适用于按键较少的系统。程序设计有中断法和查询法两种方法，本设计采用查询法，低电平有效。按键直接和AT89S52的I/O相连，通过读I/O口，来判定I/O的电平状态即可识别出按下的键。
5、加热与排风驱动控制模块的设计
采用开关量控制，如继电器、晶闸管双向可控硅等，控温快速，但是双向可控硅驱动电路比较麻烦，调试也麻烦。若用固态继电器（就是把双向可控硅和驱动电路做在一起）价格十分昂贵。本设计采用继电器来控制加热与排风电路，为了避免电感的反向电动势和开关触点对电源的影响，接了一个反向二极管来阻止扰动。
三、温湿度控制仪的硬件设计
1、传感器的接口电路设计
SHT10温湿度传感器采用两线制数字接口，输出的为标准电压信号，可直接跟单片机直接相连。但是在使用过程中，为了避免信号冲突，在单片机把DATA拉低后，需要一个外部的上拉电阻（例如10K欧）将信号拉至高电平。其典型连接图如图2。
图2 传感器连接图
2、按键的接口电路设计
本设计用到4个按键分别链接到单片机的P1.0、P1.1、P1.2和P1.3，按键程序采用查询法，即检测是否有键按下，若有键按下，则去除按键抖动判断按键号并转入相应的键处理。
4个键定义如下：
P1.0：湿度＋键，按此键湿度警戒值加1。
P1.1：湿度－键，按此键湿度警戒值减1。
P1.2：温度＋键，按此键温度警戒值加1。
P1.3：温度－键，按此键温度警戒值减1。
3、数码管显示电路
采用MAX7219与单片机的P2.3、P2.4、P2.5相连，显示采用两个4位共阴极数码管，分别显示温度的十位和个位、湿度的十位和个位。
4、加热和排风电路的接口设计
继电器在这个设计中作为单片机与加热和排风器件的中转站。当电力变电装置内部温湿度超过警戒值时，单片机发出低电平，控制继电器驱动加热和排风器件。
四、温湿度控制仪的软件设计
1、系统主程序流程图设计
程序启动后，首先对单片机和MAX7219初始化，然后设置温湿度警戒值，在单片机读取传感器发送的温湿度信息后，检测是否有键按下，判断当前的温湿度值是否超过警戒值，若是则单片机控制加热或排风；若不是则将温湿度值显示在数码管上。结束后再返回到读取温湿度子程序，进行下一轮检测，如此程序这样不断地循环下去。流程图如图3。
图3 系统主程序流程图
2、温湿度信号的检测与处理
程序首先由单片机给SHT10发送一个启动信号，SHT10开始采集当前温湿度信息，然后经过A/D转换和温湿度补偿处理，转换为精确数值发送给单片机。本温湿度控制仪采用默认A/D分辨率（温度14位，湿度12位），为了补偿温度传感器的精度以获取准确数值，还需使用如下公式（1）来修正读数。
Temperature=d1+d2.Sot(此为实际温度值) 公式（1）
其中d1参数根据电压进行选择，本设计中给传感器的供电电压5V,所以d1在此选择-40。Sot参数：为采样A/D数据值，温度采样分辨率使用14位d2在此选择0.01。
为了补偿湿度传感器的精度，采用以下公式（2）、公式（3）来修正读数。
RHlinear=C1+C2*SORH+SO2RH公式（2）
RHtrue=(temperature-25)*(T1+T2*SORH)+RHlinear 公式（3）
其中湿度分辨率使用12位在此选择-4，C2选择为0.0405，C3选择-2.8*10-6。
3、按键的检测与处理程序设计
定义4个按键S1、S2、S3和S4的功能分别为湿度+1、湿度-1、温度+1和温度-1。4个按键采用独立键盘，一端连接地，另一端连接单片机，检测按键时，首先把P1端口拉为高电平，当按键按下时，单片机端口返回值为低电平，判断为按键闭合。在该程序的设计中要注意按键的去抖动程序，按键本身是机械开关，由于机械触点的不稳定和电压突变等原因，在触点闭合或者是断开的瞬间会出现电压抖动的情况，所以本设计采用软件延时来躲过抖动时间，待信号稳定后在进行键扫描。
4、数码管显示程序设计
采用MAX7219串行输入驱动数码管显示，显示为温度值，湿度值，温度警戒值，湿度警戒值，只显示十位数据和个位数据，共用8个数码管。
MAX7219的编程主要分为3部分：芯片初始化、数据传送以及送显子程序。初始化程序主要是对MAX7219的显示模式、显示亮度、显示位数等进行初始化；数据传送子程序是根据器件的传送时序编写的子程序，其主要功能是串行传送数据。送显程序的功能是将显示的数值送到MAX7219的数据寄存器里使其显示出来。
5、加热与排风驱动控制程序的设计
首先由单片机来判定温湿度是否越过警戒值，若越过单片机的P2.0、P2.1端口则会发出低电平，继电器常开触点闭合，加热、排风控制电路启动。
6、系统的抗干扰设计
单片机系统的主要干扰源是来自于电源，在工作现场中，由电源而产生的噪声、电压突变、瞬时断电都会对单片机系统产生很大的干扰，为了解决此问题，本设计采用MAX813L看门狗芯片，专门用来对+5V电压进行检测,当+5V电源正常时，RESET为低电平，单片机正常运行；当电源电压降到+4.65V以下时，RESET输出高电平，对单片机进行复位。在程序运行时，CPU不能在1.6s内给出“喂狗”信号，/WDO则由高电平跳变为低电平，二极管导通，RESET输出复位脉冲，单片机复位。
五、结束语
本课题的设计开发工作经过3个月的坚持不懈努力，目前已基本达到规定的技术要求，也通过了最后的硬件和软件调试，得到结论如下：
1、系统的总体设计方案是正确的、可行的。所设计的智能型温湿度控制仪从硬件和软件上都已实现基本功能。从总体设计上分为微处理器模块、温湿度信号采集处理模块、按键控制模块、数码管显示模块和加热与排风驱动控制模块5个部分是合理的。
2、软硬件设计均采用模块化思想，硬件采用“模板连接”方式，每个模板能够执行各自的功能，相互独立互不干扰；软件是把每一个功能子程序做成一模块，硬件中加入了哪个模版，主程序会自动检测新硬件并调用相应的子程序。可见，模块化的设计为系统以后扩张功能提供了方便。
3、系统具有良好的人机界面功能，可让工作人员随时进行方便的操作和修改温湿度的警戒值。
4、智能化控制。当温湿度越过警戒值，系统能够自发进行加热和排风控制，让温湿度趋于正常值。
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温度控制篇3
【关键词】单片机；DS18B20；LCD1602；声光报警
一、功能简介
本设计主要是以数字温度传感器DS18B20采集温度信号，将采集到的温度信号送给STC89C52单片机。单片机将检测的温度与预先设定的温度值进行比较，该设定温度可以通过两个按键以1℃为单位进行调节。当超过设定的温度值时，单片机将控制一个发光二极管和一个蜂鸣器进行声光报警，同时控制一个继电器的通断，达到简单调温的目的。按模块可分为：（1）报警控制模块（2）温度采集模块（3）显示模块。
温度检测及显示要求实现以下功能：
（1）用LCD直接显示读数、显示清晰直观。
（2）温度测量范围：0-100℃。
（3）可通过按键实现调节报警温度大小，单位1℃。
（4）精确度高。
（5）稳定性好。
二、方案简介
理简单化。采用温度芯片DS18B20测量温度，体现了作品芯片化这个趋势。部分功能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。而且，集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高测量电路的精确度。所以芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。
单片机温度控制系统是以MS-52单片机为控制核心，报警电路对温度监控的微机控制系统。基本控制原理：DS18B20检测温度并将信号传送给单片机通过LCD显示出来，键盘设定温度上下限值，当所测温度超出所设置的初始温度时，报警装置响起，同时控制一个继电器的通断，达到简单调温的目的。
三、温度传感器的选取及特性
选用美国DALLAS公司推出的一款单线数字温度传感器，此器件具有体积小，功耗低，精度高，可靠性好，易于单片机接口等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。外加电源范围是3.0～5.5V，测温范围从一55%到+125℃，在一lO℃―+85℃同有分辨率为0.5℃，测量结果以9位到12位数字量方式直接输出数字温度信号
DS18B20是美国DALLAS公司推出的一款单线数字温度传感器。它具有：体积小，功耗低，精度高，可靠性好，易于单片机接口等优点，每片DS18B20都有唯一的一个可读出的序列号，同时DS18B20还采用了寄生电源技术，可以不用外接电源。综合以上特点，DS18B20特别适合于测温系统。
DS18B20主要有以下特点：
1.单线接口：DS18B20与单片机连接时仅需一根I/O口线即可实现单片机与DS18B20之间的双向通信。
2.实际使用中不需要任何元件。
3.可用数据线供电，电压范围3.0-5.5V。测温范围-55-+125oC。
4.可编程实现9-12位的数字读数方式。
5.用户可设定的非易失性（掉电不丢失）的温度上下线报警值。
6.支持多点组网功能，多个DS18B20可并联在唯一的三总线上，实现多点温度测量。
7.负压特性：电源极性接反时不会烧坏DS18B20，但是也不能正常工作。
四、显示屏的选择及使用特性
综合系统的实际需要，选用LCD1602液晶拱块实时显示温度信息。LCD1602是用来显示字母，数字和符号等内容的点阵型液晶模块。它的每个点阵字符位都可以显示1个字符，每位之间有1个点距的间隔，每行之间也有间隔。起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此它不能用来显示图形。1.LCD1602读数据。当输入RS=0，RW=0，E=1时，DB0～DB7为状态字；当输入RS=1，RW=1，E=1时，DB0～DB7为数据。2.LCD1602写指令或数据。当输入RS=0，RW=0，E为下降沿时，DB0～DB7为指令码；当输入RS=1，RW=0，E为下降沿时，DB0～DB7为数据。
五、声光报警设计
蜂鸣器分为直流和交流两种，直流蜂鸣器只要电源接通就会发出固定不变的声音，使用简单，但无法实现动听的音乐；交流蜂鸣器需要给其提供频率信号才能使其发声，也就是不断让交流蜂鸣器的电源通断，才会发出声音，控制电源通断的频率即可改变发出的声音，频率高，则声音尖，频率低，则声音粗。由于本系统只要求能够达到报警的目的就可以，所以选择了直流蜂鸣器。蜂鸣器驱动非常简单，因为单片机本身无法提供较大的驱动电流，所以一般用三极管对其进行驱动。蜂鸣器的发声主要是靠单片机发送的不同频率而产生的，所以单片机要不断的发送“1”、“0”信号；即单片机与蜂鸣器的接口要不断的ON/OFF，从而根据所给的通断时间的长短而发出不同的声音。
六、系统调试
1.硬件测试。在线路板加工好后，购买元器件进行焊接。焊接过程中发现电源接口无法焊接有误，经电路板打孔，飞线后焊接成功。焊接后先对单片机电压进行测试，发现单片机电压正常，所有器件电压正常。在进行完硬件测试后，对单片机进行程序编制，并分模块进行了测试。
2.软件测试。首先测试LCD显示器，将预先编制好的显示程序下载到单片机中，发现LCD无法显示，但有阴影出现，仔细检查后发现DB4接口虚焊，改正后LCD显示黑色方块。说明软件有错误，仔细检查后，发现延时的问题，改正延时程序后，LCD显示正常了。对温度传感器进行测试，通电后温度显示18.5度，用热源接近传感器后，温度不变，仔细查找后，发现读取温度寄存器地址出现错误，改正后，温度正确显示。对声光报警系统测试，在程序里改变温度后，蜂鸣器和LED正常工作。对按键进行测试，发现键盘工作正常。
七、结论
该温度报警器的设计缩短了设计周期，降低了设计成本，并且达到了实际要求。它能够准确测量单点或多点处室内温度，并可以通过程序按照不同季节设定相应的阈值，当出现火灾等其他引起温度上升的情况时，还可以进行声光报警，以警示居民，具有很强的实用性。
【参考文献】
[1]肖忠，陈怡.DS18B20组建小型测温网络研究[J].广州大学学报（自然科学版），2005（02）.
温度控制篇4
本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。
关键词：温度控制；传感器；可编程逻辑控制器
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 14-0050-02
一、系统硬件设计
计算机工作的电路设备
（一）温度传感器
温度传感器采用补偿型NTC热敏电阻其主要性能如下：补偿型NTC热敏电阻 B值误差范围小，对于阻值误差范围在5％的产品，其一致性、互换性良好。适合于一般精度的温度测量和计量设备。
（二）RS-232-C接口电路
计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。?在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同?的设备可以方便地连接起来进行通讯。?RS-232-C接口（又称?EIA?RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、?调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标?准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间?串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的?DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信?号的电平加以规定。
（三）继电器
继电器是具有隔离功能的自动开关，广泛用于遥控，遥测，通信，自动控制，机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。
继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件，它实际上是一种可以用低电压、小电流来控制大电流、高电压的自动开关。在本系统中，继电器控制的自动温度调节电路和PCI16F877A单片机中程序构成温度自动监测电路，实现对生物培养液温度的监测和自动控制
二、PLC的基本结构
而后可编程逻辑控制器经过了几十年的发展，从最初的第一代产品发展到现在的第四代产品，在工业领域已做到全面的普及，在百分之八十的行业中百分之八十的设备均采用可编程逻辑控制器进行控制。
使用可编程逻辑控制器实施控制，其实质就是按照一定的算法进行输入输出变换，并将这个变换与以物理实现。其中物理实现是PLC与通过的微型计算机相区别之处，它需要考虑实际控制的需要，在工业现场会有很多干扰信号，这些干扰信号都需要排除，同时输出信号还要放大到工业控制中的要求，可以在实际的控制系统中方便使用。从结构上划分，可编程逻辑控制器可以分为固定式和模块式两种。它们的组成分别如下图2.1所示。
2.1 可编程逻辑控制器基本结构
三、FX1S-30MR型PLC
经过几十年的发展，PLC的种类繁多，有西门子、三菱等一系列产品。本文采用的是FX1S-30MR型PLC。
（一）使用环境规格
任何一种设备都是只有在一定的环境条件下才能够正常工作情况。FX1S-30MR型PLC正常工作时的环境要求不高，因此应用范围非常广泛，保证了系统的稳定性。
对于温度的要求，温度适应范围很广，在0-55摄氏度的温度下都可以使用，保存时温度范围更广，-20-70摄氏度的范围内都可以。对于相对湿度的要求，百分之36-85的范围，只要不结露即可使用。在耐震性上，符合JISC0040标准。耐冲击性符合JISC0041标准，147m/s2作用时间11ms的正弦半波脉冲在X、Y、Z三方向各三次。对于耐噪声性，噪声电压可达1000VP。同时可耐受1500V电压一分钟，绝缘电阻在5M以上，符合JEM-1021标准。
从上面的环境规格中我们可以看出，FX1S-30MR型PLC非常适合应用在自动冲水系统的环境中。
（二）性能规格
FX1S-30MR型PLC采用存储程序反复运算方式的运算控制方式，中间加有中断指令。对输入输出采用批处理方式，具有脉冲捕捉功能。编程语言使用的是继电器符号方式与步进梯形图相结合的方式。可内置2K的EEPROM，就不需要后背的存储器了。它具有27个顺序指令，2个步进梯形图指令，85种共167个应用指令。基本指令的运算处理速度可达，应用指令在左右。
它一共有16个输入点，分别为，采用8进制进行编号；有14个输出点，也是采用8进制进行编号，分别为。定时器延迟时设置在打开状态，有ms、ms、ms三种状态。计数器有16位增模式、16位保持模式、32位高速双向模式三种。数据寄存器有128点的16位通用、128点的16位保持、1500点的文件寄存器、256点的16位特殊寄存器及16点的16位变址寄存器。在使用时是使用其中的一对，组成32位寄存器。
四、系统整体结构
控制器的硬件设计是软件编写的基础，主要包括了电源、信号采集按钮、水位检测开关、进水和出水电磁阀、状态指示灯等。
控制器主要分为6个功能模块：
电源：其主要功能是为系统提供电能。FX1S-30MR型号的三菱PLC的电源部分分为交流供电和直流供电两种，在该设计中才用的是交流供电的PLC。
信号采集按钮：该部分的主要作用是输入指令的采集。其中包括手动模式、自动模式、启动、停止、进水阀点动开启和出水阀点动开启指令。
水位检测开关：其主用作用检测水位的变化。水位低检测开关和水箱满检测开关，都是常开形式的。在水位高于下限时，水位低检测开关是接通；在水位低于下限时，水位低检测开关断开。水箱满检测开关的动作形式同水位低检测开关的工作形式相同。
进水电磁阀：其功能是控制进水阀的开启与关断。在其输出有效时，进水阀接通，水箱开始进水。
出水电磁阀：其功能与进水阀相似，用来控制出水阀的开启和关断。在其输出有效时，出水阀接通，开始冲水。
信号指示灯：该部分用来指示系统所处的工作状态。主要包括手动模式和自动模式指示、水位低指示、水箱满指示、水箱满指示、正在冲水指示以及上电指示。通过观察信号指示灯就可以知道，自动冲水系统所处的工作状态。
五、硬件电路设计
FX1S-30MR型号的三菱PLC输入端采用的是低电平导通形式，如图4.2所示。通过图4.2我可以看出，指令采集按钮部分与COM端相连，即可构成输入回路。输入端子和COM端子之间无电压或者NPN开集电极晶体管连接时，则输入为NO，输入端LED指示灯亮。可编程控制器内部，置有数字滤波器，滤波时间可以根据特殊寄存器进行设置，X000-X007为D8020，X010-X017为D8121，滤波时间可以在0~15ms的范围内变更。
外部电源可以是交流和直流两种，电压等级交流AC250V以下，直流DC30V以下。最大电阻负载2A/点，感性负载80VA，灯负载100W。继电器型输出回路的每个COM单元可以驱动不同电源电压系统（例如：AC220V，AC127V，DC24）的负载。输出继电器的线圈通电或切断，到输出接点为ON或OFF的响应时间都是约10ms。
六、自动冲水系统工作流程
自动冲水系统操作流程如下所述：
1.系统上电后，观察上电指示灯状态。上电指示灯亮，表明系统供电正常，否则应该检查系统供电回路。
2.观察准备好指示灯状态。只有在准备好指示灯点亮的情况下，才可以进入自动模式，否则应该在手动模式下，通过手动控制进水阀接通，向水箱注水，在水箱水位脱离“水位低”状态时，准好指示灯亮，此时可以进入自动状态工作。
3.手动模式指示灯亮时，表明系统工作在手动模式下。手动模式主要用来系统的调试，进水阀和出水阀分别由按钮控制，即按下进水或出水按钮时，进水阀或出水阀能独立“点动”工作。手动模式的退出，可以通过停止按钮实现。
4.自动模式指示灯亮时，表明系统工作在自动模式下。进入自动模式后，首先检测水箱水位，在“水位低”时，进水电磁阀接通，该状态一直持续到“水箱满”，一旦检测到“水箱满”状态时，进水电磁阀关断；系统进入自动模式时，定时30min自动开启，到达动作时间时，出水电磁阀接通，开始冲水，并在延时10s后，自动断开，开始下一次计时。自动模式的退出，可以通过停止按钮实现。
5.水位低和水箱满指示灯用来指示水箱水位所处的状态。
七、总结
本文设计的自动冲水系统因为时间有限，设计中也存在着一些不足之处，有待进一步改进提高。
1.水箱每次冲水量的大小没有进行科学的计算，水作为珍贵的地球资源，如何最高效的利用水资源是一个值得研究的课题。可以通过数学建立模型，分析水箱体积多大时可用最少的水达到最好的冲洗效果。
2.自动冲水系统水箱中的水都是干净的水，能否设计一款水循环系统连接在自动冲水系统上，在一座建筑物或一个区域内将使用过的水处理后循环作为自动冲洗系统的水来源。
这些在自动冲水系统中改进之后，必将大大提高自动冲水系统的工作性能，同时达到降低成本、节约资源的目的。
参考文献：
[1]郭艳萍.电气控制与PLC应用[M].北京:人民邮电出版社,2010.
[2]廖常初.PLC基础及应用[M].北京:机械工业出版社,2004.
[3]高静.电机拖动技术[M].北京:人民邮电出版社,2010.
温度控制篇5
关键词：单片机；温度控制；模糊自适应；电阻炉
中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)23-5685-03
Low-Temperature Resistance Furnace Temperature Fuzzy Adaptive PID Control
QIU Yun-lan
(Fujian Electric Vocational and Technical College,Quanzhou 362000,China)
Abstract：Conventional methods of low-temperature resistance furnace temperature control, difficult to obtain the desired effect. In this paper, a fuzzy adaptive PID control method, a temperature optimal control system, simulation results show that the control system can achieve fast response, low overshoot, small steady state error requirements.
Key words：microcontroller；temperature control；fuzzy self-tuning；resistance furnace
低温电阻炉广泛应用于实验室、工矿企业、科研单位作元素分析测定和一般小型钢件淬火、退火、回火等热处理加热用，是冶金、铸造等行业的重要热处理设备，其采用对流传热方式加热，最高工作温度在600℃附近，控温精度要求不大于±1℃。
采用常规的控制方法很难能获得期望的效果，要解决这个问题可以采用自适应控制的方法。
该文以电阻炉为研究对象，针对电阻炉的模型，采用模糊自适应PID控制方法，设计了一种新型的温度测控系统。
式中ec(k)：系统误差变化率；e(k)：系统误差；KI：积分作用系统,它影响系统的稳态精度；KP：比例系数,它影响系统的响应速度和精度；KD：微分作用系数,它影响系统的动态特性。
利用模糊的集合理论建立参数KI、KP和KD与系统误差变化率绝对值|ec|和误差绝对值|e|之间的二元连续函数关系，并用模糊控制器根据不同的|e|和|ec|在线自适应PID参数，是该控制系统设计的核心。
该文中电阻炉模糊控制器的输入变量有两个，即用二维模糊控制器。输入变量为偏差e和偏差变化率ec，模糊控制器输出变量为DKP、DKD，得到计算式（3）、（4）
KP = KP’+{e,ec}p
（3）
KI＝KI’+{e, ec }I（4）
其中KP’、KI’为PID参数的初始值, KP、KI为最终PID参数的取值。Fuzzy-PID能够在线调整参数KP, KI, KD,使得这些参数最优,并使系统取得最佳的控制效果。
1.4模糊判决
模糊控制算法器输出的控制量U是一模糊集，一开始必须先经过模糊判决，将输出量U变成控制论域中的精确量u*。然后再将u*转为控制量基本论域中有物理意义的精确量u,用u对被控对象进行控制。
设计中模糊决策采用Mamdanis（min－max）决策法，解模糊采用的是重心法（centroid）。
当系统的参数发生变化时，PID控制曲线的超调较大，并剧烈振荡。而模糊PID控制器虽然也有6.25%的超调，但是系统会很快进入稳定工作状态，并且系统的稳态误差为零，也可以满足低温电阻炉控温精度不大于±1℃的要求。由此可以看出，传统的PID控制调节特性比系统变化前相差很多，而模糊PID控制系统在参数变化前后控制性能差别不大。
温度控制篇6
【关键词】ADC0809数模转换；温度；湿度；单片机
1.系统功能
该系统主要实现温度湿度进行采集控制，主要由温度、湿度监控模块、采样模块、键盘显示模块、报警模块五部分组成。首先，通过温度湿度采样模块从空气中进行采集，通过89C51处理之后由键盘显示模块显示是否达到极限值，若超过给定温度值范围，则通过报警模块进行提示，若温度湿度值太低，则需要温度湿度监控模块进行加热或加湿，若温度湿度值太高则需要温度湿度监控模块进行降温或去湿。
2.硬件系统的总体设计
温室温湿度控制系统是以89C51单片机作为中央控制装置、模数转换器ADC0809、报警模块、键盘显示芯片等其功能和原理如下：
1）89C51作为中央控制装置：负责中心运算和控制，协调系统各个模块的工作。
2）模数转换器ADC0809：即由模拟信号转换为数字信号。它共有8个模数转换通道。模数的转换共有2种方法。一种是利用INT0中断，当一次转换结束后，ADC0809使INT0产生中断，通知系统转换完毕；另一种使用延时方法，开始转换后系统延时100微秒等待转换完成。本方案采用延时转换的方法。
3）报警模块：负责系统的报警功能。如果当前的温度超过用户设定的界限值时系统将自动报警，双色灯在74LS273的控制下有规律的闪烁，同时音效模块发出报警声，通知用户采取相应的措施。
4）键盘显示芯片：用8729识别键盘，负责用户的输入及相关的数据的LED显示。例如选择系统的工作模式，用户输入温度及湿度的界限数据，显示实时的温度及湿度值等等。
2.1 键盘显示系统
键盘显示系统采用8279芯片控制16键的键盘和8个七段数码管，以实现用户的输入与数据输出。16个键分别是“0”到“F”，对应的键值是0到15不需要键值的转换。七段数码管采用共阴极，系统中使用的段码如表1所示。
8279初始化时，设定的相关命令字如表2所示。
2.2 键盘显示系统的连接图
2.3 报警系统
（1）声音报警通过P1.0口接SD口控制系统的音效模块发声，用CPU控制P1.0产生一定频率的方波就可以实现音效模块的发声。音效模块是一个带有扬声器的放大电路。如图4所示。
向74LS273交替发送0F0H、0FFH，或0FH、0FFH，以实现LED灯红/灭交替或绿/灭交替，这时我们就看到了闪烁的效果。在LED灯闪烁的同时，声音报警也会同时启动，可采用延时的方式来延长声音报警的声音。
3.2 采集模块
采样转换模块是本系统中的核心模块之一，它负责完成温度和湿的测量及模拟量转换为数字量的全过程，这也是它为什么重要的原因。系统每次转换前ADC0809的IN0-IN7送个任意数，表示开始转换，结果是一个数字量，将其转化为#BCD码，送显示程序显示，并将数值返回给主函数。湿度也可以通过此种方法观察变化，得出相应的结论。
为了更精确的反映系统的温度和湿度，本系统对四路采样信号作平均处理，并将处理后的数值作为温室的温湿度，其过程如图7所示。
3.3 键识别模块
3.4 LED显示模块
3.5 温湿度控制模块
温湿度判断控制模块也是系统的核心模块之一，所谓判断控制模块，就是对用户输入的温度和湿度与当前温室内的实际温湿度进行比较，先进行判断，然后再进行控制，控制模块是决定系统将要进行什么工作的。如温度高于上限时需要降温，低于下限时需要升温，同时还要启动警报等等。
温湿度断控制部分的程序整体思路如图10所示。
4.仿真分析结果
使用Proteus软件进行单片机系统仿真设计，是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用，在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。依次按如下过程进行调试：1）智能原理图设计（ISIS）；2）完善的电路仿真功能（Prospice）；3）独特的单片机协同仿真功能（VSM）。
温度控制篇7
关键词：温度测量；控制系统；CAN总线；DS18B20
一、 引言
随着科技的不断发展，在温度检测领域也发生了很大的变化。在检测系统中使用的传感器过去大多使用热敏电阻为温度敏感元件，其特点有：成本低、测温范围大、温度测量准确度较低；而现在愈来愈多的系统使用数字温度传感器，其特点有：以数值方式直接输出温度值，温度检测精度较高，系统可靠性好，但测温范围小（一般－55℃－＋125C）等[1]。
在工业测控系统中采用现场总线技术是实现现场级数据传输提高工业现场实时效率的有效途径。现场总线是面向工业控制网络的通信标准，它建立在开放系统互连（OSI）参考模型上，是一种工业环境中的通信标准。控制器局域网（Controller Area Network简称CAN）作为现场总线之一，以其卓越的特性低廉的价格，极高的可靠性和灵活的结构，在汽车工业，机械工业、过程工业等领域应用广泛， CAN总线已成为国际标准，并已被公认为最有前途的现场总线之一[2]。
本文将研究一种由CAN总线完成测控系统间数据通信、结构灵活、通用性好的温度测控系统。在此系统中，我们同时使用了铂电阻温度传感器Pt100和单总线数字温度传感器DS18B20，以适应不同场合应用需要，并能方便地实现系统互联。
二、 系统构成和工作原理
（一）、系统构成
根据应用场合的需要，本温度测控系统主要完成的功能有：对热电偶温度传感器Pt100的信号进行检测；利用数字温度传感器DS18B20对温度的检测；现场LCD显示及键盘控制功能；上位机通过CAN总线下位机通信，要实现对整个系统的监控。系统主要由：监控、测温模块、现场显示模块和CAN总线等部分组成，系统构成原理框图如图1所示。
（二）、各功能模块的功能及实现
1、监控模块
监控模块的主要功能是向各测温模块节点发送远程帧，接收来自各节点的数据或信息实现监控、报警、打印及其它功能。该模块硬件由微型计算机与一块PC―CAN通信卡来实现。
2、测温模块
温度测控系统通常可包含若干个温度测量模块（称为一个节点），每个节点可测量一个小范围内的多点温度。单个节点由以下几个部分组成：一片带CAN控制器的单片机C8051F040、信号调整电路、若干个Pt100和若干个DS18B20。
C8051F040内部程序存储器、SRAM能满足通常用途程序需要，不需增加额外的存储器；其内部集成了10位A/D转换器、CAN控制器等[3]，可简化系统设计。
DS18B20是美国DALLAS公司继DS1820之后推出的增强型单总线数字温度传感器。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进。温度的测量范围为-55℃―125℃，测量精度为0.5℃。传感器的供电寄生在通信的总线上，可以从一总线通信中的高电乎中取得，这样可以不需要外部的供电电源。也可直接由外部提供电源，一般在检测的温度超过100℃时，最好使用外部供电模式，供电的范围为3―3.5V。当使用总线寄生供电时，供电端必须接地，同时总线在空闲的时候必须保持高电乎，以便对传感器充电。每―个DSl8B20温度传感器都有―个自己特有的芯片序列号，我们可以将多个这样的温度传感器挂接在一根总线上，实现多点温度的检测。所有的DS18B20通过单线与单片机通信，而其电源有外部提供。DS18B20的接口电路非常简单、成本低廉。
铂电阻温度传感器Pt100其电阻值随着温度的变化而变化,为了便于检测，可将其信号转换为电压或电流信号，这里采用外加恒流源将电阻变化转变为电压变化信号。在信号调整电路(见图2)里，为了提高Pt100的测量精度，减少线路的长度对检测结果的影响，对Pt100采用四线法进行采样信号，再经过差动放大电路，这样可以较好的减少零点漂移，以及减少由于线路过长产生的压降对系统的影响。
3、现场显示模块
此显示模块的主要功能有：它能在现场显示各个节点的温度值和温度变化曲线，也可以通过键盘设定所要显示的节点温度。它有单独的单片机进行处理，与C8051F040通过串行口进行通信。它的灵活性大，可以减轻下位机主控器C8051F040的负担，而且用户可以根据需要对其进行选择。单一测温模块、现场显示模块可构成一独立的温度测控小系统。
4、CAN总线
CAN总线是监控模块和各测温节点的物理连接,该部分主要是其物理层的设计，其电路见图5。CAN总线遵循ISO的标准模型，分为数据链路层和物理层。在工程上，这两层通常由CAN控制器和收发器实现的。这里我们选择PHILIPS公司的PCA82C250收发器，它可提高总线的差动发送和接收能力。它与ISO11898标准完全兼容，有三种不同的工作方式即高速、斜率控制和待机，可根据实际情况选择。
为了进一步提高系统的抗干扰能力，在CAN控制器（在C8051F040内部）引脚CANTX、CANRX和收发器PCA82C250之间并不是直接相连，而是通过由高速光耦6N137构成的隔离电路后与82C250相连，这样就可以很好的实现总线上各节点的电气隔离。这部分增加了节点的复杂性，但它却提高了节点的稳定性和安全性。
80C250与CAN总线接口部分也采用了一些安全和抗干扰措施。82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5Ω的电阻与CAN总线相连，电阻可起到一定的限流作用，从而保护82C250免受过流的冲击。在CANH和CANL与地之间各自接一个30p的小电容，可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力；另外，在CANH和CANL之间并联一个15V的瞬态电压抑制二极管（TVS），可以保护80C250在瞬间高电压情况下而不受损坏。82C250的Rs脚上接有一个斜拉电阻，电阻的大小可根据总线速率适当的调整，其值一般在16K~140K之间，图3中选用47K。
（三）、系统工作原理
由图1可见，监控模块的主要功能是对整个系统进行监控。它通过CAN总线不断的向下位机发送远程帧，并接收从下位机传送过来的温度等信息，并对这些信息进行分析、显示、存储等。用户可根据监控菜单的提示，选择需要了解的项目。监控模块还可以对数据进行记录、打印，以及对出现异常情况给予报警、处理等。现场显示模块同样可以接收各点的温度值，并以数值曲线等形式显示出来，用户可以在现场对系统进行观察等。
三、 软件设计
CAN总线上的每一节点均可以作为主节点主动地与其它节点交换数据，彻底解决了主从结构网络上只能有一个主节点、其余均为从节点的潜在危害，CAN网络中的节点（信息帧）可分优先级，这对实时控制系统无疑是极为有利的。由于本系统采用了CAN总线构成局域网因此程序设计具有很大的灵活性。根据系统特点将程序分为两部分：监控程序、现场LCD显示程序和测温程序。利用微型计算机作为监控模块的主机，监控程序可完成较完备的温度监控和数据管理功能如：特定点温度的采集和显示，整个系统温度的采集和显示，温度越限报警点的定位等；现场LCD显示程序主要完成对信息的接收、处理，并按照一定的规律将其显示出来；测温程序主要完成接收监控计算机发出的各种命令，采样信息等功能。这里给出测温程序框图如图4所示。图中初始化部分主要包括对单片机及其电路的复位，设置CAN总线的波特率和设置CAN控制器的命令寄存器等。程序执行部分首先选择采样通道，并判断其终端传感器的种类，再对其进行对应的处理。
四、 结束语
（一）、该系统可以解决一般工业领域的温度测控问题，并利用CAN总线的特殊优势解决了远距离多点测量问题．网络传输实时性好。
（二）、该系统有良好的通用性根据实际需要用户可选择不同的方案。如：监控计算机可控制多个测温节点，而每个节点又可进行小范围内多点测温；还可以根据用户需要使用Pt100和DS18B20，以及它们各自的个数多少。
（三）、该系统可靠性好，由于CAN总线的多主特性，用户甚至可以选择多个监控计算机，方便灵活，系统生命力强。
[参考文献：
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［2］光彬，胡云安.基于CAN总线局域网的通用多点测温系统[J]，自动化与仪表，1999（5）.
［3］C8051F040 data sheet . Sygnal Corp. 2003.
温度控制篇8
【关键词】高温常压加热炉温度控制专家系统智能自整定控制
油气井射孔是石油勘探和开发的一项关键技术，射孔技术工艺的水平直接影响油气井预期产能实现和油气层的保护，所以对射孔弹性能进行试验研究意义重大[1]。射孔器高温常压试验是美国石油协会API RP19B第2版第3章的内容，用于检验射孔器的高温常压性能[2]。鉴于高温常压试验在射孔器检验中的重要性和必要性，中心将射孔器的高温常压试验系统作为本次系列改造的任务之一，调研了目前国内外各种关于加热炉温度控制方法的优缺点，通过比较优选出适合本项目技术要求的加热炉温度控制方法，根据所选用的温度控制方法，对加热炉温度控制进行整体设计。
1、加热炉设计总体方案
电加热炉主要技术指标：
①加热对象为一个组合体，其内壁净空间尺寸约为：1.2m×1.2m×1.8m；
②加热温度为上限为300℃，控制精度为±5℃；
③加热保温时间为120h；
④操作介质：空气；
⑤功率：37.84kW。
2、加热炉温度控制的特点
电加热炉具有非线性、时变性、大滞后、不对称等特点。由于炉温取决于加热元件的发热量、散热量和负荷的情况，发热时间总比传热时间短得多，所以炉温动态特性主要由传热过程决定，传导、对流、辐射三种传热方式都在起作用，只是在不同温区所占比例不同，三者中只有传导是线性的，辐射是绝对温度的四次方，对流则更加复杂，故电加热炉是一个本质非线性的系统[3]。
3、专家系统智能自整定控制
电加热炉装置工业控制系统一般采用传统的PID控制方法，但PID参数的整定一般需要经验丰富的工程技术人员来完成，即耗时又耗力，考虑到加热炉温度控制系统的非线性、参数不确定性及时变性的特点，常规的PID算法难以完成良好的控温任务[4]。所以本次设计采用专家系统智能自整定的控制理论，这种“专家模式”是将具有顶尖技术的操作人员（指专家）在多年的实践累积到的宝贵的经验整体呈知识体系，用PID控制规则模型化（指PID控制器），利用专家系统知识库知识修正PID参数，改变PID控制方式以达到最佳PID控制效果。专家控制规则根据误差绝对值|e|和误差变化率绝对值|ec|的大小决定控制方式和是否需修改比例系数Kp、改变积分增益Ki和微分增益Kd。
①当|e|较大时，为了加快系统的响应速度并避免因开始的|e|的偏差的瞬间变大，而使控制作用超出许可范围，同时为了防止积分饱和，避免系统响应出现较大的超调量，应取较大的Kp，较小的Kd，且使Ki=0。
②当|e|和|ec|为中等大小时，为使系统相应的超调量减少，应取较小的Kp、Kd，Ki大小应适中，以保证系统的响应速度。
③当|e|较小时，为使系统具有良好的稳态性能，应增大Kp、Ki值，同时避免系统在设定值附近出现振荡，并考虑系统的抗干扰能力，故Kd值的选取相当重要，其原则为：当|ec|较小时，Kd应取大一些；当|ec|较大时，Kd应取小一些。
专家系统智能自整定PID控制器的原理框图如图1所示。专家系统应包括专家知识库、数据库和逻辑推理机三部分。专家系统可视为广义调节器，专家知识库中已经把熟练操作工或专家的经验和知识，构成PID参数选择手册，这样对被控过程对象的知识了解可大大降低，仅根据输入、输出信息，就能实现智能自整定控制[5]。
专家系统自整定PID控制器参数的原理框图可用图2表示。其算法包括三部分：
①测试对象的阶跃响应，根据科恩一库思（Cohn-Coony）公式计算出受控对象特征参数K，TP，τ。
②将在线测量的特征参数送入专家系统，在知识库内进行搜索查询，做出推理决策，重新整定PID参数。
③监督级的主要作用是保证微机测试对象特性及专家系统整定PID参数的正常进行，并用来确保控制系统的安全可靠运行。
模块化结构是该控制器系统软件的主要特点。本控制系统采用先进的工业级固态继电器SSR、岛电最新调功调压一体化模板PAC03I及性能优良的温度显示控制仪表，提高了控制的灵活性、精确度和安全可靠度，同时有效的节约了电能，降低了企业成本。
4、结论
该专家系统智能自整定的控制系统完全实现自动化，只需在微机中设定加热的目标温度和保温的时间，就可在指定的时间内达到目标值并自动停止。此外还设有过载保护，超过最高设定温度可自动断电，操作非常简便，安全稳定。系统在3小时内可实现升温至300℃，在120小时保温过程中，温度在300℃上下浮动不超过4℃，控制精度高。各项指标均符合技术要求，顺利通过验收，试验数据见图3 ，取得了很好的试验效果。
参考文献
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