CN106774504A - 一种基于数字pid的低噪声温度控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数字PID的低噪声温度控制系统，包括PLC控制器和测温模块，所述PLC控制器的输出端分别连接有加热电路和降温电路，所述电炉的输入端与加热电路的输出端相连接，所述电炉的输出端还通过热电偶模块与拓展模块相连接，所述PLC控制器的双向端口还连接有通讯卡模块，所述通讯卡模块采用CP5611系列的处理芯片，所述通讯卡模块的输入输出端口均与工控机相连接，所述工控机的内部还设置有组态软件，所述测温模块还通过控制线与工控机的数据端相连接，运用PLC控制器进行数字PID运算，能充分发挥软件系统的灵活性，具有控制方便、简单和灵活性大等优点。
Description
技术领域
本发明涉及温度控制系统技术领域，具体为一种基于数字PID的低噪声温度控制系统。
背景技术
在工业生产过程中，温度是工业生产过程中常见的工艺参数之一，对温度控制的好坏直接影响产品的质量，及时准确地得到温度信息并对其进行适当的控制，在许多工业场合中都是重要的环节，对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式和控制方式均不同，但是工业上温暖系统噪音都比较大，会产生较大的噪声污染，这使得许多工厂的设置不达标，给很多企业的运行带来很多麻烦。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种基于数字PID的低噪声温度控制系统，采用数字PID控制算法来实现各种温度控制的功能，不仅成本低，且效果好，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数字PID的低噪声温度控制系统，包括PLC控制器和测温模块，所述PLC控制器的输出端分别连接有加热电路和降温电路，所述降温电路的输出端通过风扇控制器与电炉的输入端相连接，所述电炉的输入端与加热电路的输出端相连接，所述电炉的输出端还通过热电偶模块与拓展模块相连接，所述PLC控制器的输出端还通过阈值设定模块与声光报警器相连接，所述声光报警器的输入端还连接有复位电路，所述PLC控制器的双向端口还连接有通讯卡模块，所述通讯卡模块采用CP5611系列的处理芯片，所述通讯卡模块的输入输出端口均与工控机相连接，所述工控机的内部还设置有组态软件，所述测温模块还通过控制线与工控机的数据端相连接，所述测温模块的输入端还设置有电源模块。
作为本发明一种优选的技术方案，所述拓展模块主要采用EM231系列的处理芯片，且拓展模块还包括人机交互界面，所述人机交互界面的输出端连接有液晶显示屏，所述人机交互界面的输入端通过控制线与按键控制模块相连接，所述按键控制模块的输入端连接有电平转换单元。
作为本发明一种优选的技术方案，所述测温模块包括斜率累加器和数据预置模块，所述斜率累加器和数据预置模块的输出端均与计数器相连接，所述计数器的输入端还连接有低温度系数矩阵，所述计数器的输出端还通过赋值模块与温度寄存器相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述温度寄存器的输入端还通过控制线与高温度系数晶振相连接，所述温度寄存器的输出端还与比较放大器相连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述温度寄存器的输入端还连接有频率阈值模块。
作为本发明一种优选的技术方案，所述斜率累加器和计数器的数据端均通过控制线与比较放大器的输入端相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于数字PID的低噪声温度控制系统，采用数字PID控制算法来实现各种温度控制的功能，对温度进行实时监控与控制，它以温度传感器DS1820对温度进行测量、采样与转换，并将测量结果送给测温模块；测温模块将输入的温度值与内部指定单元的给定温度值进行比较，根据比较结果，通过一个执行机构对加热源的开关状态进行控制，不仅成本低，且效果好，运用PLC控制器进行数字PID运算，能充分发挥软件系统的灵活性，具有控制方便、简单和灵活性大等优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明剖面结构示意图；
图3为本发明测温模块内部结构示意图；
图4为本发明控制系统电源原理图。
图中：1-PLC控制器；2-测温模块；3-加热电路；4-降温电路；5-风扇控制器；6-电炉；7-电源模块；8-热电偶模块；9-拓展模块；10-阈值设定模块；11-声光报警器；12-复位电路；13-通讯卡模块；14-工控机；15-组态软件；16-人机交互界面；17-液晶显示屏；18-按键控制模块；19-电平转换单元；20-斜率累加器；21-数据预置模块；22-计数器；23-低温度系数矩阵；24-赋值模块；25-温度寄存器；26-高温度系数晶振；27-比较放大器；28-频率阈值模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：一种基于数字PID的低噪声温度控制系统，包括PLC控制器1和测温模块2，所述PLC控制器1的输出端分别连接有加热电路3和降温电路4，所述降温电路4的输出端通过风扇控制器5与电炉6的输入端相连接，所述电炉6的输入端与加热电路3的输出端相连接，所述电炉6的输出端还通过热电偶模块8与拓展模块9相连接，所述PLC控制器1的输出端还通过阈值设定模块10与声光报警器11相连接，所述声光报警器11的输入端还连接有复位电路12，所述PLC控制器1的双向端口还连接有通讯卡模块13，所述通讯卡模块13采用CP5611系列的处理芯片，所述通讯卡模块13的输入输出端口均与工控机14相连接，所述工控机14的内部还设置有组态软件15，所述测温模块2还通过控制线与工控机14的数据端相连接，所述测温模块2的输入端还设置有电源模块，所述测温模块2包括斜率累加器20和数据预置模块21，所述斜率累加器20和数据预置模块21的输出端均与计数器22相连接，所述计数器22的输入端还连接有低温度系数矩阵23，所述计数器22的输出端还通过赋值模块24与温度寄存器25相连接，所述温度寄存器25的输入端还通过控制线与高温度系数晶振26相连接，所述温度寄存器25的输出端还与比较放大器27相连接，所述温度寄存器25的输入端还连接有频率阈值模块28，所述斜率累加器20和计数器22的数据端均通过控制线与比较放大器27的输入端相连接。
所述拓展模块9主要采用EM231系列的处理芯片，且拓展模块9还包括人机交互界面16，所述人机交互界面16的输出端连接有液晶显示屏17，所述人机交互界面16的输入端通过控制线与按键控制模块18相连接，所述按键控制模块18的输入端连接有电平转换单元19。
所述PLC控制器：就是按设定值与测量值之间偏差的比例、偏差的积累和偏差变化的趋势进行控制，它根据采样时刻的偏差值计算控制量。
该系统充分发挥了PLC控制器对模拟量的采集处理和增量式数字PID控制算法的功能，可以比较灵活的调节控制信号的导通时间来控制加热电路和冷却电路的工作，该系统基本满足了温度控制的要求，具有超调量小，振荡幅度小，设定值可以随时用按键人为设定等优点，同时该系统还避免了控制过程中的不确定性及噪声，提高了系统的工作效率。理论和实践证明，该系统具有高可靠性、高性价比、控制简单方便等优点，大大提高测量的精度。
本发明的工作原理：该基于数字PID的低噪声温度控制系统，采用数字PID控制算法来实现各种温度控制的功能，对温度进行实时监控与控制，它以温度传感器DS1820对温度进行测量、采样与转换，并将测量结果送给测温模块；测温模块将输入的温度值与内部指定单元的给定温度值进行比较，根据比较结果，通过一个执行机构对加热源的开关状态进行控制，不仅成本低，且效果好，运用PLC控制器进行数字PID运算，能充分发挥软件系统的灵活性，具有控制方便、简单和灵活性大等优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于数字PID的低噪声温度控制系统，包括PLC控制器（1）和测温模块（2），其特征在于：所述PLC控制器（1）的输出端分别连接有加热电路（3）和降温电路（4），所述降温电路（4）的输出端通过风扇控制器（5）与电炉（6）的输入端相连接，所述电炉（6）的输入端与加热电路（3）的输出端相连接，所述电炉（6）的输出端还通过热电偶模块（8）与拓展模块（9）相连接，所述PLC控制器（1）的输出端还通过阈值设定模块（10）与声光报警器（11）相连接，所述声光报警器（11）的输入端还连接有复位电路（12），所述PLC控制器（1）的双向端口还连接有通讯卡模块（13），所述通讯卡模块（13）采用CP5611系列的处理芯片，所述通讯卡模块（13）的输入输出端口均与工控机（14）相连接，所述工控机（14）的内部还设置有组态软件（15），所述测温模块（2）还通过控制线与工控机（14）的数据端相连接，所述测温模块（2）的输入端还设置有电源模块（7）。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字PID的低噪声温度控制系统，其特征在于：所述拓展模块（9）主要采用EM231系列的处理芯片，且拓展模块（9）还包括人机交互界面（16），所述人机交互界面（16）的输出端连接有液晶显示屏（17），所述人机交互界面（16）的输入端通过控制线与按键控制模块（18）相连接，所述按键控制模块（18）的输入端连接有电平转换单元（19）。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字PID的低噪声温度控制系统，其特征在于：所述测温模块（2）包括斜率累加器（20）和数据预置模块（21），所述斜率累加器（20）和数据预置模块（21）的输出端均与计数器（22）相连接，所述计数器（22）的输入端还连接有低温度系数矩阵（23），所述计数器（22）的输出端还通过赋值模块（24）与温度寄存器（25）相连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于数字PID的低噪声温度控制系统，其特征在于：所述温度寄存器（25）的输入端还通过控制线与高温度系数晶振（26）相连接，所述温度寄存器（25）的输出端还与比较放大器（27）相连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于数字PID的低噪声温度控制系统，其特征在于：所述温度寄存器（25）的输入端还连接有频率阈值模块（28）。
6.根据权利要求4所述的一种基于数字PID的低噪声温度控制系统，其特征在于：所述斜率累加器（20）和计数器（22）的数据端均通过控制线与比较放大器（27）的输入端相连接。
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