塑料加工机械机筒预热阶段温度控制系统的研究

摘要

目前，在塑料加工机械机筒预热过程的控温方案中，普遍采用的预热方法存在的问题是：因机筒各加热段所设定的温度值不同，导致各段达到设定温度的时间不一致，先于达到设定值的加热段则停止加热，保温等待。然而，在等待的过程中，由于机筒加热段与环境的热传导和热辐射的存在，仍需不断反复加热，方可保持设定温度，造成能源的浪费。针对这个问题，本文设计了一种机筒预热过程各个加热段等时控温系统，以实现机筒各个加热段同时到达设定温度值，消除了机筒预热阶段的保温时间，节省了能源。 本文设计的温度控制系统分为智能控制平台和上位机温度监控软件两部分。智能控制平台以Atmel公司的AT89S52单片机为核心控制器，采用K型热电偶为温度传感器、MAX6675为A/D转换芯片以及固态继电器为执行器件。上位机温度监控软件基于面向对象的编程思想，采用VC++6．0的编译环境。温度监控软件包括了串行通信、温度控制算法、温度数据存储三个模块。上位机与智能控制平台利用RS232进行串行通信。本文基于模糊控制算法整定出机筒各段精确的启动时间，利用各个加热段的启动时间差（控制各个段加热时间的长短）实现等时控温的目标，并完成模糊控制器的设计。 实验结果表明，本文设计的塑料加工机械机筒预热阶段温度控制系统具有较高的稳态精度、可靠性，实现了机筒各个加热段同时到达设定温度值，节省了能耗。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章 绪论

1.1选题背景

1.2课题的意义

1.3国内外塑料加工机械机筒温度控制方法综述

1.4本文研究的主要内容

第二章等时控温系统方案

2.1系统总体方案

2.2系统任务及指标

2.2.1系统任务

2.2.2控制指标

2.3方案设计

2.3.1硬件设计

2.3.2软件设计

2.3.3测试方案

2.4本章小结

第三章等时控温系统硬件研制

3.1测温电路

3.1.1测温元件选型

3.1.2热电偶测温原理及冷端补偿方法

3.2 A/D转换电路

3.2.1 MAX6675的特点和结构

3.2.3模数转换电路设计

3.2.3模数转换电路的干扰抑制

3.3单片机控制电路

3.3.1单片机选型

3.3.2 AT89S52外围电路设计

3.4串行传输电路

3.5输出控制电路

3.6硬件系统的抗干扰分析

3.7本章小结

第四章 等时控温系统软件实现

4.1智能控制平台软件实现

4.1.1 KeilC51软件设计平台

4.1.2 SPI协议分析

4.1.3 A/D转换程序

4.1.4看门狗(watch Dog)的实现

4.1.5串行通信程序

4.2上位机软件

4.2.1 VC++6.0软件开发环境

4.2.2上位机串行通信程序

4.2.3温度数据存储程序

4.3软件抗干扰措施

4.4本章小结

第五章机筒温度控制算法研究

5.1 PID控制算法

5.2模糊控制算法

5.2.1模糊控制系统的原理

5.2.2模糊控制器各部分实现方法

5.2.3模糊控制器的设计原则

5.3基于阶跃响应的系统建模方法研究

5.3.1引言

5.3.2“两点法”计算近似传递函数

5.3.3曲线拟合法对近似传递函数修正

5.3.4阶跃响应下塑料加工机械机筒建模

5.4机筒预热阶段等时控温控制算法的实现

5.4.1初始后启动时间整定

5.4.2等时控温模糊控制算法研究

5.5系统调试及实验验证

5.5.1控制系统的调试

5.5.2机筒预热阶段等时控温实验及实验数据分析

5.6本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

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