基于pid算法的温度控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型的基于PID算法的温度控制系统，包括下位机部分和上位机部分，特征在于：所述现场检测与控制模块由现场检测电路和现场控制电路组成，现场检测电路由单片机及与其相连接的A/D转换器、数据存储器和显示屏组成，A/D转换器将温度传感器输出的信号进行模/数转换并输入至单片机中，以实现被控对象的温度测量；现场控制电路由继电器和热电管组成，达到将被控对象的温度控制在设定范围内的目的。本实用新型的温度控制系统，下位机部分实现被控对象的温度采集和加热控制，下位机部分将采集的信息通过无线网络上传至上位机部分，以便上位机部分对被控对象进行监控和管理，可将被控对象的温度控制在设定范围内，满足被控对象的温度要求。
【专利说明】
基于PID算法的温度控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种温度控制系统，更具体的说，尤其涉及一种基于PID算法的温度控制系统。
【背景技术】
[0002]在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如:在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。目前，温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。
[0003]在该领域比较成熟的控制算法是PID算法，由于过程控制系统执行机构的复杂性，变量间的关联性和非线性等原因，找到一组适合整个系统大范围控制的合适的PID参数相当困难，这对要求控制范围宽、响应快且连续可调系统就显得力不从心了，而模糊控制与PID控制相结合则显示了巨大的优越性。
【发明内容】
[0004]本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种基于PID算法的温度控制系统。
[0005]本实用新型的基于PID算法的温度控制系统，包括用于现场数据采集和控制的下位机部分以及进行监控和管理的上位机部分，所述下位机部分由现场检测与控制模块及与其相连接的温度传感器、收发模块组成，上位机部分由远程控制模块及与其相连接的PC机、收发模块组成；下位机部分与上位机部分通过收发模块实现数据的无线发送和接收;其特别之处在于:所述现场检测与控制模块由现场检测电路和现场控制电路组成，现场检测电路由单片机及与其相连接的A/D转换器、数据存储器和显示屏组成，A/D转换器将温度传感器输出的信号进行模/数转换并输入至单片机中，以实现被控对象的温度测量;现场控制电路由继电器和热电管组成，热电管用于对被控对象进行加热，单片机的输出端与继电器的控制端相连接，以控制热电管的通断电状态，达到将被控对象的温度控制在设定范围内的目的。
[0006]本实用新型的基于PID算法的温度控制系统，所述单片机采用型号为AT89C51的微控制器，温度传感器采用PT1000，A/D转换器采用型号为AD0804的芯片，显示屏采用LED显示屏;所述PT1000的输出信号经前置放大电路的处理后输入至AD0804芯片的输入端。
[0007]本实用新型的基于PID算法的温度控制系统，所述单片机连接有按键模块和语音电路，按键模块用于输入控制信息，语音电路由语音芯片APR9600和扬声器组成。
[0008]本实用新型的有益效果是:本实用新型的温度控制系统，下位机部分实现被控对象的温度采集和加热控制，下位机部分将采集的信息通过无线网络上传至上位机部分，以便上位机部分对被控对象进行监控和管理。下位机部分中的现场检测电路由单片机、A/D转换器和显示屏组成，有效地实现了对被控对象的温度检测和显示;现场控制电路由继电器和热电管组成，通过继电器对热电管通断状态的控制，可将被控对象的温度控制在设定范围内，满足被控对象的温度要求。
[0009]进一步地，单片机采用型号为AT89C51的微控制器，温度传感器采用PT1000，A/D转换器采用型号为AD0804的芯片，保证了被控对象温度的精准采集，以及对热电管工作状态的控制。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的基于PID算法的温度控制系统的电路原理图；
[0011]图2为本实用新型中现场检测电路的原理图；
[0012]图3为本实用新型中现场检测与控制模块的电路图；
[0013]图4为本实用新型中语音电路的原理图。
[0014]图中:I现场检测与控制模块，2被控对象，3温度传感器，4收发模块，5PC机，6远程控制模块，7收发模块，8单片机，9 A/D转换器，10数据存储器，11显示屏，12按键模块，13PT1000，14前置放大电路，15继电器，16热电管。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0016]如图1所示，给出了本实用新型的基于PID算法的温度控制系统的电路原理图，其由上位机部分和下位机部分组成，下位机部分用于采集被控对象的温度并将其以无线的形式上传至上位机部分，上位机部分根据上传的数据实现对被控对象的监控和管理。所示的下位机由现场检测与控制模块1、温度传感器3和收发模块4组成，温度传感器3用于检测被控对象2的温度，现场检测与控制模块I通过收发模块4将检测的温度信息上传至上位机。所示的上位机由远程控制模块6、收发模块7和PC机5组成，远程控制模块6通过收发模块7接收下位机上传的数据，并将接收的数据发送至PC机5，以便PC机5对被控对象2的温度进行监控。
[0017]图1中所示的现场检测与控制模块I由现场检测电路和现场控制电路组成，如图2所示，给出了本实用新型中现场检测电路的原理图，所示的现场检测电路由单片机8及与其相连接的A/D转换器9、数据存储器10和显示屏组成，温度传感器3输出的模拟信号经A/D转换器9的模/数转换后，输入至单片机8中。数据存储器10用于存储数据信息，显示屏11用于显示温度等信息。
[0018]如图3所示，给出了实用新型中现场检测与控制模块的电路图，所示的现场控制电路由继电器15和热电管16组成，热电管16用于对被控对象2进行加热，单片机8的输出端与继电器15的控制端相连接，以控制热电管16的通断电状态，达到将被控对象2的温度控制在设定范围内的目的。
[0019]所示的单片机8采用型号为AT89C51的微控制器，温度传感器3采用PT1000，A/D转换器采用型号为AD0804的芯片，显示屏11采用LED显示屏;所述PT1000的输出信号经前置放大电路14的处理后输入至AD0804芯片的输入端，经AD0804芯片的模/数转换后再输入至AT89C51微控制器中。
[0020]所示的单片机8还连接有按键模块12和语音电路，按键模块用于输入相应的控制信息，如被控对象2的控制温度。如图4所示，给出了本实用新型中语音电路的原理图，所示的语音电路由语音芯片APR9600和扬声器组成，如启动时发出“欢迎使用PID温控实验装置”的语音提示，同时用户也可自己进行录制相应语音，进而丰富了系统的灵活性，增添了系统的人机交互性。本设计采用中国台湾公司推出的APR9600芯片，它具有音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的等优点。
【主权项】
1.一种基于PID算法的温度控制系统，包括用于现场数据采集和控制的下位机部分以及进行监控和管理的上位机部分，所述下位机部分由现场检测与控制模块(I)及与其相连接的温度传感器(3)、收发模块(4)组成，上位机部分由远程控制模块(6)及与其相连接的PC机(5)、收发模块(7)组成；下位机部分与上位机部分通过收发模块实现数据的无线发送和接收;其特征在于:所述现场检测与控制模块(I)由现场检测电路和现场控制电路组成，现场检测电路由单片机(8)及与其相连接的A/D转换器(9)、数据存储器(10)和显示屏(11)组成，A/D转换器将温度传感器输出的信号进行模/数转换并输入至单片机中，以实现被控对象的温度测量;现场控制电路由继电器(15 )和热电管(16 )组成，热电管用于对被控对象进行加热，单片机的输出端与继电器的控制端相连接，以控制热电管的通断电状态，达到将被控对象的温度控制在设定范围内的目的。2.根据权利要求1所述的基于PID算法的温度控制系统，其特征在于:所述单片机(8)采用型号为AT89C51的微控制器，温度传感器(3)采用PT1000，A/D转换器采用型号为AD0804的芯片，显示屏(11)采用LED显示屏;所述PT1000的输出信号经前置放大电路(14)的处理后输入至AD0804芯片的输入端。3.根据权利要求1或2所述的基于PID算法的温度控制系统，其特征在于:所述单片机(8)连接有按键t旲块(12)和语首电路，按键t旲块用于输入控制?目息，语首电路由语首芯片APR9600和扬声器组成。
【文档编号】G05D23/20GK205608551SQ201620439822
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】王俊平, 陈庆东
【申请人】滨州学院