一种温度控制算法制造技术

本发明专利技术公开了一种温度控制算法。本发明专利技术中，针对需要温度控制的场合，采用数字式温度控制的模式。同类型的类似实现方案，比如BD4523

【技术实现步骤摘要】
一种温度控制算法


[0001]本专利技术属于温度控制
，具体为一种温度控制算法。

技术介绍

[0002]温度是工控领域重要的控制对象，需要涉及到温度控制的细分行业非常多，比如冶金、机械加工、食品生产、化工、玻璃制品生产等，都需要有精确、稳定的温度环境。然而，构建此类温度环境就需要使用加热设备和温度控制设备。在自动化控制技术中，温度控制器按照结构，可分为电子式温度控制器和机械式温度控制器两类。电子式温度控制器按照控制模式，可分为模拟式温度控制器和数字式温度控制器。传统的电子式温度控制采用模拟式控制器，随着可编程微控制器件的发展，数字式温度控制器有了巨大的发展，正逐步替代模拟式温度控制器。
[0003]但是常见的8通道的PWM输出周期不可调整；冷端补偿精度偏低；通讯协议适用性单一；输出负载能力不足。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种温度控制算法。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：一种温度控制算法，所述温度控制算法包括以下步骤：
[0006]S1:系统上电之后，系统对硬件进行初始化，并从EEPROM中读取系统参数加载到运行的变量中，操作代码如下：
[0007][0008]S2:当初始化完成之后，在FreeRTOS系统下创建每一项功能的任务，示例代码如下：
[0009][0010][0011][0012]S3:创建好任务之后，系统开始运行，按照任务优先级和就绪状态进行调度，以下内容针对每个任务做出说明，此项程序为：
[0013]任务一，看门狗任务
[0014][0015]S4:LED0任务，此任务的目标是每1s闪烁一次运行指示灯，以达到说明系统运行状态正常的目的，并且实现前馈功能和对系统运行做计时，使用户可以知道系统正常运行持续时间。
[0016][0017][0018]S5:LED1进程，LED1作为系统通讯指示灯，当有数据通讯时，指示灯闪烁，没有数据通讯时熄灭，并且实现通讯超时保护，通讯失去10分钟，模块停止所有输出，防止系统出现
失控，此项程序为：
[0019][0020][0021]S6:MODBUS协议栈进程，在任务初始化阶段，判断拨码开关状态，当拨码开关被置于1的状态，按照MODBUS RTU的方式，地址为1，波特率为115200，无校验的模式进行通讯配置，当拨码开关为0时，按照设定的参数进行通讯配置：
[0022][0023][0024]S7:输出进程，此进程直接对应PWM输出，输出的数据来源于10个PID进程计算出的数值，在输出的同时，根据设定最大功率，以及开启的通道，进行轮动输出。
[0025][0026]此任务中的关键程序之一：设定需要打开的通道数量
[0027][0028]此任务中的关键程序之二：整理移动输出数据，在已经设定好顺序之后执行
[0029][0030][0031]S8:AD转换任务，此任务用来和AD芯片通讯，操作AD芯片对10路热电偶做采样，把热电偶产生的模拟量转换为数字量，在读取热电偶数据的过程中，读取冷端1(RTC温敏电阻)和冷端2(18B20)的温度，通过热电偶和冷端温度计算之后，得到实际温度，以供PID进程读取并计算，此项程序为：
[0032][0033][0034]在此任务中涉及读取热电偶温度对应电压值的子程序，如下：
[0035]在读取完成后，需要通过查表计算热电偶温度，代码如下：
[0036][0037]S9:系统参数任务，通过通讯数据缓冲区和运行数据缓冲区是否发生路改变，以达到对参数实时更新的目的，此项程序为：
[0038][0039][0040]S10:任务八到任务十七，为PID计算任务，在PID计算程序中有常规PID计算和模糊
式PID计算之分，通过电路中的拨码开关进行区分，常规PID控制的PID参数需要有丰富现场经验的人来整定，以达到适合加热对象的参数，而模糊式PID控制则不需要这个环节，通过程序设定好的模糊规则表实时计算，以达到整定的目的，此项技术为本程序为：
[0041][0042]PID控制适用于绝大多数工控场合，技术成熟，控制效果好，有成熟的数学模型，鲁棒性好，本程序使用了增量型PID控制算法。
[0043]以下为PID运算的算法部分。
[0044][0045][0046]以下程序以Kp参数的模糊整定为例，说明自整定算法。
[0047]模糊PID算法工作原理，由隶属度函数，对输入、输出进行模糊化处理，然后根据设定的模糊规则做模糊推理，并生成输出的隶属度，再根据隶属度进行反模糊计算，进而得到准确的输出量。
[0048][0049][0050]在一优选的实施方式中，该系统中，系统输入隔离电源和内部电源模块电源，内部电源包含DC3.3V，DC2.48V，
‑
DC2.48V。
[0051]在一优选的实施方式中，系统主控芯片，通过程序完成读取模块
③
中AD转换的数
据，以达到读取热电偶温度的目标，再根据控制算法输出PWM，达到温控效果。
[0052]在一优选的实施方式中，AD转换模块，用于接收10路热电偶输入电压，把模拟量转换为数字量，供系统读取，此AD转换模块包含隔离、放大和模数转换三部分，以达到精确转换的目标。
[0053]在一优选的实施方式中，所述模拟冷端电路，采样1％精度的RTC热敏原件，提供冷端温度，精度可达到
±
0.5℃。
[0054]在一优选的实施方式中，所述数字冷端电路，采用数字式温度传感器，提供冷端温度，精度可以达到
±
0.1℃，转换精度高但读取耗费时间较长，因此配合模拟冷端电路，达到精度和时间的平衡。
[0055]在一优选的实施方式中，所述OD门输出(MOS管开漏输出)电路，采样光耦隔离电路和MOS配合工作，以达到控制输出的目的，采样低Rds的N型MOS管，使得工作时可以承受高达1A负载电流。
[0056]在一优选的实施方式中，所述光隔离485通讯模块，通讯协议兼容Modbus
‑
RTU和Modbus
‑
ASCII，所有系统运行参数通过通讯设置。
[0057]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0058]1、本专利技术中，实现10通道同时温度采样，10通道PID独立控制，PID参数独立设置，PWM输出端口优先级可任意设定，端口能够实现移动，即在同一时刻，按照设定的最大输出功率和输出优先级轮流输出；PWM输出周期可根据实际使用情况实时设定；双冷端采样，精度高。
[0059]2、本专利技术中，实现MODBUS ASCII和MODBUS RTU通讯方式自由设定，并设置硬件恢复默认设置，防止参数遗忘后造成无法通讯的情况；输出带载能力达到1A，适用范围广；同时拥有传统增量型PID算法和模糊式PID整定算法；能够通过硬件和通讯两种方式设定使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度控制算法，其特征在于：所述温度控制算法包括以下步骤：S1:系统上电之后，系统对硬件进行初始化，并从EEPROM中读取系统参数加载到运行的变量中，操作代码如下：S2:当初始化完成之后，在FreeRTOS系统下创建每一项功能的任务，示例代码如下：
S3:创建好任务之后，系统开始运行，按照任务优先级和就绪状态进行调度，以下内容针对每个任务做出说明，此项程序为：任务一，看门狗任务S4:LED0任务，此任务的目标是每1s闪烁一次运行指示灯，以达到说明系统运行状态正常的目的，并且实现前馈功能和对系统运行做计时，使用户可以知道系统正常运行持续时间；
S5:LED1进程，LED1作为系统通讯指示灯，当有数据通讯时，指示灯闪烁，没有数据通讯时熄灭，并且实现通讯超时保护，通讯失去10分钟，模块停止所有输出，防止系统出现失控，此项程序为：
S6:MODBUS协议栈进程，在任务初始化阶段，判断拨码开关状态，当拨码开关被置于1的状态，按照MODBUS RTU的方式，地址为1，波特率为115200，无校验的模式进行通讯配置，当拨码开关为0时，按照设定的参数进行通讯配置：S7:输出进程，此进程直接对应PWM输出，输出的数据来源于10个PID进程计算出的数值，在输出的同时，根据设定最大功率，以及开启的通道，进行轮动输出；
此任务中的关键程序之一：设定需要打开的通道数量此任务中的关键程序之二：整理移动输出数据，在已经设定好顺序之后执行
S8:AD转换任务，此任务用来和AD芯片通讯，操作AD芯片对10路热电偶做采样，把热电偶产生的模拟量转换为数字量，在读取热电偶数据的过程中，读取冷端1(RTC温敏电阻)和冷端2(18B20)的温度，通过热电偶和冷端温度计算之后，得到实际温度，以供PID进程读取并计算，此项程序为：在此任务中涉及读取热电偶温度对应电压值的子程序，如下：
在读取完成后，需要通过查表计算热电偶温度，代码如下：
S9:系统参数任务，通过通讯数据缓冲区和运行数据缓冲区是否发生路改变，以达到对参数实时更新的目的，此项程序为：
S10:任务八到任务十七，为PID计算任务，在PID计算程序中有常规PID计算和模糊式PID计算之分，通过电路中的拨码开关进行区分，常规PID控制的PID参数需要有丰...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯岳均，郜世藩，
申请(专利权)人：苏州诺达佳自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：