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冷庫單片機控制系統(tǒng)

作者: 時間:2012-02-10 來源:網絡 收藏

湖南省永州市畜禽水產開發(fā)中心于1994年從河南紅宇機械廠引進500噸中型一座,該的溫度為人工手動控制,值班人員工作強度大,庫溫控制精確度差,易出錯,影響庫存產品質量。于1997年對該系統(tǒng)進行控制的自動化改造,使得自動化程度大大提高,溫度控制精確,節(jié)約了能源,提高了庫存產品質量。經多年的運行證明,系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,取得了良好的經濟效益。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/172135.htm

1 系統(tǒng)方案

1.1 系統(tǒng)設計技術指標
(1)溫度控制范圍:冷藏間:5±0.5℃;
  冷凍間:-18±0.5℃。
(2)溫度顯示精度:±0.2℃。
(3)控制能力:8通道制冷控制,實際5路控制。
(4)控制方式:降溫,快速降溫,恒溫,自然升溫。

1.2 系統(tǒng)結構

系統(tǒng)結構如圖1所示。

庫溫以MCS-51系列的8031為核心,擴8 kb的EEPROM2864構成最小系統(tǒng)。溫度傳感器采用對-30~+40℃線性良好的半導體集成溫度傳感器,將溫度轉換成電流,長距離傳送到兩級運算放大器,8路模擬開關4051,經12位模數轉換器ADC7153轉換成數字信號供處理控制??刂葡到y(tǒng)采用4鍵鍵盤和6位LED數碼顯示器進行輸入參數和顯示庫溫及狀態(tài),6路中間繼電器作為控制制冷電磁閥的執(zhí)行元件。

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1.3 系統(tǒng)工作原理

控制系統(tǒng)為閉環(huán)工作狀態(tài)。如圖2所示,庫溫T經傳感器變成電流,經傳送轉化成電壓并放大、濾波,再經A/D轉換、軟件濾波,得到與庫溫T相應的溫度數字信號。該溫度一方面送LED顯示供值班人員觀察和送溫度記錄儀打印,另一方面與設定溫度值比較運算,CPU根據比較結果對相應庫房發(fā)出制冷、強制冷、停電或停電,從而開啟或關閉電磁閥,進行制冷、強制冷、停止制冷等相關操作,并能根據所需功率調節(jié)壓縮機開啟的臺數,既達到了庫溫精確控制的目的,又達到了節(jié)約能源的效果。由單片機的定時器產生時鐘中斷,定時掃描5個通道,進行分時控制使每個庫室工作于不同的工作狀態(tài)中。

2 電路特點

2.1 信號放大與濾波

如圖3所示,傳感器為恒流源形式的高精度的半導體溫度傳感器,在其兩端上加上一定的工作電壓,則其輸出電流隨溫度變化而變化,其線性電流為 1μA/℃,用雙絞線經長距離(50~150 m)傳送后不影響測量精度。隨溫度變化的電流經高精度的運算放大器OP07變成電壓參量,調節(jié)R3,R4的比例可使輸出電壓值符合A/D轉化器的要求,W用于溫度調節(jié)校正。

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2.2 模擬開關

用4051作8路輸入、1路輸出的模擬開關,實際只使用其中的5路即可,以便8031對5個庫室的溫度輪流采樣,分別控制。由于模擬開關有一定的內阻,而溫度傳感器的溫度電壓非常小,如先經過模擬開關再經放大則使測量精度大大降低,故對信號先進行放大,增加電路的成本獲得更高的精度。

2.3 A/D轉換

系統(tǒng)采樣雙積分型的A/D轉換芯片7153,轉換精度高,抗干擾能力強。雖然其轉換速度慢,但由于庫室溫度變化是大慣性變化系統(tǒng),時間常數很大,因此用該芯片能滿足系統(tǒng)要求。7135的輸出為14位二進制數,其分辨率為溫度量程的0.005%,為整個系統(tǒng)的高精度創(chuàng)造了條件,且價格較低。

2.4 人機對話系統(tǒng)

控制系統(tǒng)選用4鍵鍵盤和6位LED顯示器。4鍵分別是功能鍵、增加鍵、減少鍵和確認鍵。采用軟件消抖動,鍵盤輸入采用中斷方式進行工作,節(jié)約 CPU的工作時間提高系統(tǒng)響應速度。6位LED數碼顯示器的作用如下:第1位顯示庫房編號;第2位顯示通道工作狀態(tài);第3位顯示溫度正負號;最后3位顯示額度值,其中1位小數。

2.5 制冷控制執(zhí)行部件及壓縮機控制部件

由于本控制系統(tǒng)控制的是制冷劑的通斷和壓縮機的啟停,啟動和關閉的頻率不高,故采用傳統(tǒng)的交流接觸器控制交流電磁閥的通斷和控制壓縮機的啟停運行。為增加系統(tǒng)的可靠性,壓縮機采用自動和人工強行控制2種模式。制冷有自動和手動控制2種方式且保留原系統(tǒng)的人工機械閘閥,從而增加系統(tǒng)的靈活性和可靠性。


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