紫菜烘干机温控系统设计.docx

紫菜烘干机温控系统设计【摘要】随着控制理论和电子技术的发展工业控制器适应能力增强和高度智能化的逐步实现。本文介绍的紫菜烘干机温控系统采用PID算法依据烘干区域不同的温度要求进行实时监控具有控制精度高、自适应强的特点。实验表明该系统可以提高紫菜的干制效率并已投入市场应用。【关键词】单片机；温控系统；PID0引言随着我国渔业机械自动化水平的不断提高自动控制技术广泛应用于水产品生产中。其中紫菜的烘干方法是紫菜加工工艺的关键问题现在农民通常采用的是粗放型的自然晾晒方式效率低营养流失严重并存在安全卫生隐患。本文针对现阶段紫菜的烘干问题利用单片机技术设计了紫菜烘干的自动控制方法提高了紫菜烘干的自动化程度提升了生产效率保证了产品质量节省了人力资源节约了能源且更加环保。本文的后期研究可以将其扩展为其他水产品的烘干工艺自动控制系统有利于节能系统的应用与推广满足了社会发展的需求。1工艺本文采用阶段式烘干工艺将烘干过程分为多个阶段每个阶段由若干个“升温+保温”过程组成。这种工艺实用性强应用广泛。初期阶段即低温慢速干燥通过低温加热模拟自然干燥使紫菜失水；中期阶段即中温等速干燥通过中温加热是紫菜外形颜色达到预期要求；末期阶段即高温快速干燥通过高温加热使紫菜彻底烘干。温度传感器将实时采集烘干箱内的温度数据并传输至控制系统当测量温度大于设定温度时即关闭加热打开排风机进行散热当测量温度小于设定温度时即启动加热。同时主风机将加热的热空气送入烘干箱内而排风机将热空气从烘干箱经导流管至加热器循环使用节能环保提高效率。2温控系统组成（原理）本文所述的烘干机是用来烘干紫菜等产品实现存储目的的装置。采用箱式结构以热辐射加热为主采用对流热风循环。烘干机采用1个烘干箱6个温区每个温区的测量和控制原理完全相同。烘干过程中烘干箱内温度的材料和控制范围为0-110℃显示精度为0.1℃控制精度小于1℃。基于上述要求进行设计温控系统以满足烘干机所有的温度、精度。本文设计的温控系统硬件部分分为：单片机主控模块、输入输出通道模块、报警模块等。如图1所示硬件的总体结构示意图。由图1可见温控系统由单片机为核心与外部芯片扩展构成主控模块。烘干箱的温度由温度传感器检测后通过单片机内置的12位A/D转换器转换成数字信号。数字信号经采样、滤波、标度转换后一方面将烘干箱内温度由显示器显示另一方面将该温度值与设定值进行比较取偏差值按照积分分离的PID控制算法计算得输出控制量。控制输出量通过固态继电器控制加热管的加热时间从而调节温度变化使其趋向设定值实现烘干机的温度控制。3温控系统设计（硬件）3.1电源电路电源模块是温控系统重要的组成部分为系统中各模块提供稳定可靠的工作电压保证系统正常工作。本系统采用外部12V直流电源供电经降压处理转换成3.3V为单片机供电。降压设计分两步一：选用输出电压精度高输出电流大的模块电源将电压从12V转换成5V；二：选用三端集成稳压器将电压从5V转换成3.3V。3.2温度检测电路温度检测模块是温控系统的前提和保障为系统实时采集精确度高、稳定性好的温度。设计选用信号强、精度高、稳定性好、复现性好的铂电阻作为温度传感器采用三线制桥式接法对铂电阻进行采样如图2所示温度检测电路该电路实现温控箱的实时温度采集转换为电压值输出。3.3键盘及显示电路键盘及显示模块是温控系统实现人机交互的重要手段。本系统中显示器设定操作界面包括：开机、设定、待机、运行、报警、结束等6个界面；键盘用来设定目标温度、时间、参数以及控制系统的工作状态转换。显示器选用迪文屏幕型号DMT80480C070_03W屏幕清晰操作方便反应灵敏交互及时。设计键盘选用非编码键盘采用中断方式工作。4温控系统设计（软件）通过控制器实时检测烘干箱内的温度、时间等相P信息并根据预设的参数对数据进行分析处理控制分级监控温度传感器等部件工作若发现异常控制单元能自我故障诊断并输出报警信号。整个控制软件采用模块化结构进行编写设计遵循模块内部数据结构紧凑模块数据之间关系松散的原则便于编写、调试、修改、增删。4.1主程序设计主程序模块的主要工作是上电后对系统进行初始化构建系统整体软件框架。初始化包括对单片机的初始化A/D芯片初始化和串口初始化等。初始化完成后进行故障检测包括：检测键盘、液晶屏检测芯片以及单片机等芯片的工作以确保系统的正常运行。如果存在故障则启动自我诊断功能判断故障类型保存当前运行状态输出报警信号排除障碍后进行复位恢复运行。系统无故障则等待温度、时间设定若参数已经设定好则判断系统运行键是否