1. 研究目的与意义
国外温度控制系统发展迅速,并且在智能化、自适应、参数自整定等方面都取得了显著成果,以日本、美国、德国等国技术领先。近年来,在我国以信息化带动的工业化正在蓬勃的发展,温度已成为工业控制对象中一个重要参数,尤其在冶金、化工和机械等各类工业生产中,广泛使用的各种反应炉。除了这些部门之外,温度控制系统还广泛应用于其它领域,是用途很广的一类工业控制系统。传统的生产方案已经不满足高精度、高速度的技术要求。近年来随着科学技术的进步而快速发展出现了许多先进的温度控制方式,如:计算机控制、PID控制、模糊控制、神经网络及遗传算法控制等等,这些方法大大的提高了生产控制的精度,提高了生产效率。
温度是生产过程和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数。在工业生产过程中,为了高效地进行生产,必须对生产工艺过程中的主要参数,如温度、压力、流量、速度等进行有效的控制,其中温度控制在工业生产过程中占有相当大的比例。温度参数的测控技术与产品质量、生产效率、生产安全、节约能源等重大经济技术指标密切相连。准确地测量和有效地控制温度是保证优质、高产、低耗和安全生产的重要条件,如冶金工业的加热炉、电力工业的锅炉、化学工业的反应炉等设备。日常生活中的微波炉、电烤箱、电热水器、空调等家用电器也同样需要温度监控,可见温度监控广泛应用于社会生活的各个领域,所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。
2. 研究内容和预期目标
本设计选用STM32单片机作控制器,设计温度单反馈的控制系统,对电加热水器内水的温度进行控制。通过温度传感器实现对水温信号的采集,来对信号进行处理。STM32单片机是整个温度控制系统的核心部分。因为对温度控制器具有较高的要求,例如高执行速度,高控制精度,高稳定性以及高灵敏度等,所以选择一个具有较高性能而又经济的单片机就成为必然。
利用STM32单片机进行控制输出信号,用此信号控制接触器进而控制电加热水器的电源通断,最终实现对水温的控制。同时用组态软件设计监控界面来实现对水温的控制显示。
通过对此课题的设计,能够使自动化的学生对工业过程控制对象具有更进一步的了解,同时熟练掌握自动化控制系统的设计流程,为以后的工作学习打下坚实基础。
3. 国内外研究现状
温度是和人们生活环境密切相关的物理量,单纯的靠人类的感官触觉去了解温度信息已经不是首选,这促使着温度采集技术的不断发展,越来越精细的温度传感器应运而生。近几年来,随着我国电子信息产业持续高速增长,工业现代化进程步伐的加快,电子产业带动了传感器市场的扩张。在种类繁多的传感器中,温度传感器作为传感器的重要一类,占整个传感器总需求量的40%以上。
温度传感器用途十分广阔,可用作温度测量与控制、温度补偿、流速、流量和风速测定、液位指示、温度测量、紫外光和红外光测量、微波功率测量等而被广泛的应用于彩电、电脑彩色显示器、切换式电源、热水器、电冰箱、厨房设备、空调、汽车等领域。近年来汽车电子、消费电子行业的快速增长带动了我国温度传感器需求的快速增长。
2012年正式通车的哈大高铁的目前世界上运行速度最快的高寒铁路线,据介绍,CRH380B动车集监视、控制、诊断功能于一身的智能化#8220;故障自动导向安全#8221;系统。全列车共设1050个传感器,通过传感器对列车的关键系统和部位的温度、速度、加速度、压力、绝缘性能等均进行实时的监测。车在运行中出现什么故障,网络控制系统能够及时判断,并给司机提示,告诉司机如何处理。例如任何一个传感器的温度超过平均值20摄氏度,系统就会自动限速,温度超过120摄氏度时,列车运行时速只能达到200公里,当温度超过140摄氏度时,列车最高运行时速只能达到40公里。
4. 计划与进度安排
1、查找相关资料,设计好基本的大框架(研究方向),撰写设计。 2、进行各个细节环节的设计,取最优的方案。3、对设计的进程调试,修改程序中不合理的设计以及未考虑完全的方面。4、在实验板上进行测试,完成大纲,完成初稿。5、整理资料,完善设计。6、进行答辩。
5. 参考文献
[1]陈启军,余有灵,张伟,潘登,周伟.嵌入式系统及其应用[M].上海:同济大学出版社.
[2]胡天明,齐建家.基于DS18B20的数字温度计设计及其应用[J].黑龙江工程学院学报,Journal of Heilongjiang Institute of Technology,
2008(02).
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