基于微機(jī)控制的濾油機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

0 引 言
    系統(tǒng)由真空泵電動(dòng)機(jī)和油泵電動(dòng)機(jī)各一臺(tái)組成，要求用單片機(jī)完成管道壓力檢測(cè)和油箱溫度控制。用壓力傳感器采集數(shù)據(jù)并送單片機(jī)處理。系統(tǒng)采用兩組加熱管加熱，每組功率為24 kW。用溫度傳感器采集數(shù)據(jù)并送單片機(jī)處理。當(dāng)溫度達(dá)到要求時(shí)，切斷真空泵電機(jī)并隨時(shí)顯示當(dāng)前溫度值，接觸器跳閘溫度可以通過(guò)拔碼盤設(shè)定送入單片機(jī)。系統(tǒng)中電機(jī)只能正轉(zhuǎn)，不能反轉(zhuǎn)，控制電路應(yīng)具有反轉(zhuǎn)報(bào)警裝置。
    主回路采用空開和接觸器實(shí)現(xiàn)，控制回路由單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)啟動(dòng)順序是：油泵電動(dòng)機(jī)、真空泵電動(dòng)機(jī)、加熱管。兩組加熱管可分別單獨(dú)加熱和停機(jī)，但只有真空泵電機(jī)啟動(dòng)后加熱管才能啟動(dòng)和運(yùn)行。

1 控制系統(tǒng)主要硬件構(gòu)成
    主回路交流接觸器4個(gè)、空氣開關(guān)2個(gè)、MCS-51系列單片微機(jī)芯片8031、各類外圍接口芯片、A／D轉(zhuǎn)換器、溫度傳感器、壓力傳感器、光電耦合器件、接觸器驅(qū)動(dòng)電路、LED顯示電路等?？刂葡到y(tǒng)如圖1所示。

1．1 輸入信號(hào)回路溫度檢測(cè)系統(tǒng)基本組成
    通過(guò)集成溫度傳感器AD590和單片機(jī)組成數(shù)字溫度檢測(cè)裝置。AD590溫度傳感器屬于半導(dǎo)體集成溫度傳感器，測(cè)量范圍為-55～+150℃，輸出電流與溫度成線性關(guān)系，它以熱力學(xué)溫標(biāo)零點(diǎn)作為零輸出點(diǎn)，比例因子為1μA／℃。因此它能把溫度信號(hào)變?yōu)榕c絕對(duì)溫度成比例的電流信號(hào)。該傳感器穩(wěn)定性高、線性度好。AD590本身產(chǎn)生的是電流信號(hào)，它將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流信號(hào)輸出，在傳感器輸出端加運(yùn)算放大器OP-07，使其輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
    硬件電路采用雙點(diǎn)溫度調(diào)整誤差，電路如圖2所示。放大器采用OP-07單片精密運(yùn)算放大器，它具有低噪聲、低漂移和高增益特點(diǎn)，是一種通用性強(qiáng)的運(yùn)算放大器。電容C4在此起濾波的作用。通過(guò)R1給AD590傳感器提供穩(wěn)定電壓，所測(cè)溫度由AD590溫度傳感器檢測(cè)，給電壓放大器提供電壓信號(hào)，以供放大。這里用電位器RP1起到調(diào)零點(diǎn)的作用，電位器RP2起到調(diào)增益的作用，通過(guò)調(diào)整運(yùn)放中的電阻RP1和電位器RP2，找到輸出電壓與被測(cè)溫度的合適對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1．2 輸出信號(hào)回路基本組成
    該電路用交流電磁式接觸器控制設(shè)計(jì)，即由雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)交流接觸器KM線圈。額定工作電壓為交流接觸器線圈工作電壓的2～3倍，額定工作電流為交流接觸器線圈工作電流的1．5～2倍。此處為220 V的交流電壓，選擇10 A／660 V的雙向晶閘管。光耦合器MOC3041R的輸入端接7407，由單片機(jī)的P1．0口輸出低電平，雙向晶閘管導(dǎo)通，接觸器KM吸合。反之則接觸器KM釋放。最后再由交流接觸器的觸點(diǎn)控制動(dòng)力回路。輸出信號(hào)回路如圖3所示。

3 控制系統(tǒng)溫度檢測(cè)程序設(shè)計(jì)
    溫度檢測(cè)程序的功能是連續(xù)進(jìn)行4次A／D轉(zhuǎn)換，求取轉(zhuǎn)換結(jié)果的平均值，A／D轉(zhuǎn)換采用查詢方式。為保證數(shù)據(jù)的可靠性，采用均值濾波法進(jìn)行軟件濾波。
    溫度控制程序的功能是將溫度的檢測(cè)值與設(shè)定值作比較，如果檢測(cè)值大于設(shè)定值2℃，則關(guān)閉一臺(tái)加熱管；如果檢測(cè)值大于設(shè)定值5℃，則關(guān)閉2臺(tái)加熱管；否則不調(diào)節(jié)。如果檢測(cè)值小于設(shè)定值，則重新啟動(dòng)加熱管1，2，以保證繼續(xù)加熱。A／D轉(zhuǎn)換器采用AD0809芯片，考濾到計(jì)算調(diào)試和編程方便，取00H~FFH對(duì)應(yīng)0～5 V和0～128℃，即每對(duì)應(yīng)于1℃，數(shù)字量為02H，模擬電壓量為0．039 V／℃，調(diào)試時(shí)，當(dāng)溫度為0℃時(shí)，調(diào)節(jié)RP1，使運(yùn)放輸出電壓為0 V，AD0809轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為00H，當(dāng)溫度為128℃時(shí)，調(diào)節(jié)RP2，使運(yùn)放輸出電壓為5 V，AD0809轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為FFH。

4 結(jié) 語(yǔ)
    該控制系統(tǒng)與PLC控制相比較，無(wú)須增加新的電路，就能對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)、轉(zhuǎn)換和顯示，在軟件算法設(shè)計(jì)上采用濾波技術(shù)，在硬件的輸出電路上采用光電耦合器件，實(shí)現(xiàn)光電隔離，防止接觸器吸合過(guò)程中的電弧干擾。該控制系統(tǒng)用在濾油機(jī)上已獲得了良好的使用效果，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有很好的推廣價(jià)值。