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智能化油加热器控制系统

1.概述

油加热器的供热原理是：以电热升温，采用导热油作传热介质；在闭路循环系统中以低压、高温状态下运行，直接释放热量，从而达到提供热源的目的。将热能输送给用热设备后，再利用强制液相循环方式，即加热→循环→再加热→再循环。

油加热器的用电设备主要是加热炉、循环泵，加热炉内有多组电热管，采用三相Y形接法，每组电热管的供电采用交流接触器或固态继电器控制。

油加热器的主要控制对象是导热油的温度，必需保证稳定、均匀、柔和加热和高精度的温度控制，并且能在较低的压力下（≤0.45MPa）运行，同时还必需有安全监测和保护装置。

2.智能控制系统设计

根据油加热器的技术要求，选用MC68HC908JP32八位单片机作为控制核心，组成智能控制系统，原理框图见图1所示。MC68HC908JP32运算速度快，指令丰富。并且它带有8路8位A∕D转换器，因而在本系统中不必再扩展A∕D转换器。同时MC68HC908GP32具有32K片内FLASH程序存储器和512B片内RAM，具有编程能力和保密功能，因此不必扩展程序存储器。快速8×8乘法指令、快速16/8除法指令及扩展的循环控制功能和BCD指令优化，特别适用于控制应用。

图1中应用MC68HC908GP32中的8路A∕D转换器可以完成三路温度信号及一路交流电压、三路交流电流信号的采集。扩展一片串行EEPROM 24C02来存储温度曲线、各种控制参数。扩展两片MC14499作为显示接口电路。数码管显示共8位，以显示当前的温度设定值及实测值。采用RS-232C串行接口通信变换电路 MC14507，以完成数据的传输。该器件只需5V单电源供电，靠外接两个电容就可获得正负电平变换输出。当接收数据线上出现起始信号时，输入捕捉寄存器ICAP检测到下降触发沿，将可以准确测定金属薄板和带拉伸应变硬化指数（n值）串行通信标志位置位，开始接受数据。对于发送数据的情形，则应设置一个发送缓冲字节单元，然后将发送字节信息置入其中。在每次中断发生时将该字节bit0的内容送到发送线上，其余内容右移一位，上述操作共进行10次（包括一位起始位、8位数据位、一位停止位）即完成一次发送作业。

键盘共设有16个键，其中0～9数字键用于各种参数的设定；功能键有油泵启动、油泵停止，回车、修改，油泵启动，油泵停止六个键。

MC68HC908JP32的PB口用于液晶显示器和报警、状态指示电路的控制接口，液晶显示器可同时显示四行，每行可显示20个字符，主要用于参数设定的显示，运行过程中各种状态及测量值的显示。报警及状态指示电路主要用于温度超限及电流不平衡时报警，同时指示交流接触器投入运行的状态。

信号处理电路包括温度信号放大电路和交流电压信号、电流信号处理电路，温度信号放大电路由恒流纱管源、电桥、斩波稳零集成运算放大器ICL7650等组成，将热电阻Pt100测量的温度信号变换为0～5V的直流信号送入单片机中。交流电压、电流信号变换电路采用LM358组成的精密整流电路，将交流电压、电流信号变换为0～5V的直流信号，送入单片机中。

输出电路采用光电隔离输出，经功率驱动后，控制固南康态继电器的导通周波数，达到温度调节的目的。

4.软件设计

根据系统设计要求，软件设计采用了结构程序模块化设计，其主程序框图如图3所示。软件定时器0中断服务程序如图4所示。

主程序模块: 主要完成系统初始化，参数设定，数据处理等功能。

A/D采样模块: 完成温度及电压、电流的采样，主要在A/D中断服务程序中。

单神经元自适应PID控制模块：主要完成PID函数的计算，各参数的自适应整定，固态继电器通断时间的控制。

程序模块还包括液晶显示模块、数码显示模块、数字滤波、键盘吹膜机的质量和吹膜技术决定了薄膜成形的质量输入模块及通信模块引入20多个国家及多个国内城市新材料最新潮流元素等。

5 结论

该控制器用于电加热场合，控制精度高，抗干扰效果好，可靠性强，应用前景广阔。

参考文献

1．王顺晃，舒迪前编著，智能控制系统及其应用，机械工业出版社，1995。

2．黄贤武皮鞋等编著，传感器实际应用电路设计，电子科技大学出版社，1997。

3．张辉等编著，Motorola单片机应用技术，北京航空航天大学出版社，1999。