上游充通大学 10.1热处理炉温度控制条统 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY >工控机 在炉温控制系统中，计算机的任务可归结为两点： 一是采样，并在采样时间间隔△内，求出给定值x和 测量值x之间的偏差值e; 二是根据偏差值和由系统设备本身所决定的一些常数， 求出操作量y。 这样，微机炉温控制系统可分为温度测量与控制两部分
10.1 热处理炉温度控制系统 工控机 在炉温控制系统中，计算机的任务可归结为两点： ① 一是采样，并在采样时间间隔t内，求出给定值x0和 测量值xn之间的偏差值 e； ② 二是根据偏差值e和由系统设备本身所决定的一些常数， 求出操作量 y。 这样，微机炉温控制系统可分为温度测量与控制两部分
上浒充通大学 10.1热处理炉温度控制条统 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 10.1.2温度测量 1.测温—用热电偶将温度信号变换为电压信号； 2.信号调理： ①信号放大一 热电势经电压放大器放大到适合A/D (模/数)转换器要求的水平 放大电路 需设置冷端补偿及选用受环境影响小 的放大器。热电势是热电偶冷热两端点温差的函数 3.数据采集 一AD采样和转换 ①A/D转换器把模拟量转换成数字量 ② 采样速率需满足香农采样定理
10.1 热处理炉温度控制系统 10.1.2 温度测量 1. 测温——用热电偶将温度信号变换为电压信号； 2. 信号调理： ① 信号放大——热电势经电压放大器放大到适合A/D (模/数)转换器要求的水平 ② 放大电路——需设置冷端补偿及选用受环境影响小 的放大器。热电势是热电偶冷热两端点温差的函数 3. 数据采集——AD采样和转换 ① A/D转换器把模拟量转换成数字量 ② 采样速率需满足香农采样定理
上游充通大学 10.1热处理炉温度控制条统 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 定时采样一到达测温周期时，计算机内的时钟发出启 动脉冲，AD转换器就把输入的热电势模拟量转换成 数字量 4 转换精度确定或选择，如 > 镍铬一镍硅热电偶的热电势，在273K时为0.00mV, 1473K时为48.81mV。 > 若用8位A/D转换器，能把1473K以下的热电势256 等分，其最小分辨率为48.81/256=0.19mV,约为5K; > 若用12位AD转换器，则能分为4096等分，其最小 分辨率为48.81/4096=0.012mV,约为0.3K。 > 因此，若要高精度测量温度，需使用高位数的AD 转换器
10.1 热处理炉温度控制系统 ③ 定时采样—到达测温周期时，计算机内的时钟发出启 动脉冲，A/D转换器就把输入的热电势模拟量转换成 数字量 ④ 转换精度确定或选择，如： 镍铬一镍硅热电偶的热电势，在273K时为0.00mV， 1473K时为48.81mV。 若用8位A/D转换器，能把1473K以下的热电势256 等分，其最小分辨率为48.81/256=0.19mV, 约为5K； 若用12位A/D转换器，则能分为4096等分，其最小 分辨率为48.81/4096=0.012 mV，约为0.3K。 因此，若要高精度测量温度，需使用高位数的A/D 转换器
上浒充通大学 10.1热处理炉温度控制象统 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 4.数据处理 ① 数字滤波一 多次采样并对采集的数据进行数字滤波 以消除干扰； ② 线性化处理一查表或者采用分段线性函数的方式
10.1 热处理炉温度控制系统 4. 数据处理 ① 数字滤波——多次采样并对采集的数据进行数字滤波 以消除干扰； ② 线性化处理——查表或者采用分段线性函数的方式
上游充通大学 10.1热处理炉温度控制条统 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY 10.1.3温度控制 采用PID控制或分离PID控制 PID控制原理 采用增量式PD控制 y.=yn1+y,=K,(e。-e)+元 +(e.-2e1te-2) =Aen Ben-1+Cen-2 式中：4=k号}=太}c=号 当温度控制系统确定后，K,T,T,TD均为常数，即A,B,C也是常数。 只要将前后三次的采样偏差值en,en-1,en-2代入式(6.4)即可算出输出增量 的变化，这种增量式PID算法，计算机只输出增量，对动作的影响小，容 易获得较好的控制效果。对参数变化缓慢的热处理炉过程控制是较为适 用的
10.1 热处理炉温度控制系统 10.1.3 温度控制 采用PID控制或分离PID控制 PID控制原理 1 1 1 2 1 2 [ 2 n n n P n n n n n n I I n n n T T y y y K e e e e e e T T Ae Be Ce 采用增量式PID控制 2 1 ; 1 ; D D D P P P I T T T T A K B K C K T T T T 式中： 当温度控制系统确定后，KP，T ,TI，TD均为常数，即A，B，C也是常数。 只要将前后三次的采样偏差值en , en-1 , en-2代入式(6.4)即可算出输出增量 的变化，这种增量式PID算法，计算机只输出增量，对动作的影响小，容 易获得较好的控制效果。对参数变化缓慢的热处理炉过程控制是较为适 用的