基于微機控制的濾油機控制系統(tǒng)的設計

0 引 言
??? 系統(tǒng)由真空泵電動機和油泵電動機各一臺組成，要求用單片機完成管道壓力檢測和油箱溫度控制。用壓力傳感器采集數(shù)據(jù)并送單片機處理。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)并送單片機處理。當溫度達到要求時，切斷真空泵電機并隨時顯示當前溫度值，接觸器跳閘溫度可以通過拔碼盤設定送入單片機。系統(tǒng)中電機只能正轉，不能反轉，控制電路應具有反轉報警裝置。
??? 主回路采用空開和接觸器實現(xiàn)，控制回路由單片機控制系統(tǒng)實現(xiàn)。系統(tǒng)啟動順序是：油泵電動機、真空泵電動機、加熱管。兩組加熱管可分別單獨加熱和停機，但只有真空泵電機啟動后加熱管才能啟動和運行。

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

1．1 輸入信號回路溫度檢測系統(tǒng)基本組成
??? 通過集成溫度傳感器AD590和單片機組成數(shù)字溫度檢測裝置。AD590溫度傳感器屬于半導體集成溫度傳感器，測量范圍為-55～+150℃，輸出電流與溫度成線性關系，它以熱力學溫標零點作為零輸出點，比例因子為1μA／℃。因此它能把溫度信號變?yōu)榕c絕對溫度成比例的電流信號。該傳感器穩(wěn)定性高、線性度好。AD590本身產生的是電流信號，它將溫度轉換為相應的電流信號輸出，在傳感器輸出端加運算放大器OP-07，使其輸出的電流信號轉換為電壓信號。

硬件電路采用雙點溫度調整誤差，電路如圖2所示。放大器采用OP-07單片精密運算放大器，它具有低噪聲、低漂移和高增益特點，是一種通用性強的運算放大器。電容C4在此起濾波的作用。通過R1給AD590傳感器提供穩(wěn)定電壓，所測溫度由AD590溫度傳感器檢測，給電壓放大器提供電壓信號，以供放大。這里用電位器RP1起到調零點的作用，電位器RP2起到調增益的作用，通過調整運放中的電阻RP1和電位器RP2，找到輸出電壓與被測溫度的合適對應關系。

1．2 輸出信號回路基本組成
??? 該電路用交流電磁式接觸器控制設計，即由雙向晶閘管驅動交流接觸器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，由單片機的P1．0口輸出低電平，雙向晶閘管導通，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控制動力回路。輸出信號回路如圖3所示。

3 控制系統(tǒng)溫度檢測程序設計
??? 溫度檢測程序的功能是連續(xù)進行4次A／D轉換，求取轉換結果的平均值，A／D轉換采用查詢方式。為保證數(shù)據(jù)的可靠性，采用均值濾波法進行軟件濾波。
??? 溫度控制程序的功能是將溫度的檢測值與設定值作比較，如果檢測值大于設定值2℃，則關閉一臺加熱管；如果檢測值大于設定值5℃，則關閉2臺加熱管；否則不調節(jié)。如果檢測值小于設定值，則重新啟動加熱管1，2，以保證繼續(xù)加熱。A／D轉換器采用AD0809芯片，考濾到計算調試和編程方便，取00H~FFH對應0～5 V和0～128℃，即每對應于1℃，數(shù)字量為02H，模擬電壓量為0．039 V／℃，調試時，當溫度為0℃時，調節(jié)RP1，使運放輸出電壓為0 V，AD0809轉換后的數(shù)字量為00H，當溫度為128℃時，調節(jié)RP2，使運放輸出電壓為5 V，AD0809轉換后的數(shù)字量為FFH。

4 結 語
??? 該控制系統(tǒng)與PLC控制相比較，無須增加新的電路，就能對溫度進行檢測、轉換和顯示，在軟件算法設計上采用濾波技術，在硬件的輸出電路上采用光電耦合器件，實現(xiàn)光電隔離，防止接觸器吸合過程中的電弧干擾。該控制系統(tǒng)用在濾油機上已獲得了良好的使用效果，產生了較好的經濟效益和社會效益，具有很好的推廣價值。