3 仪器的软件方案 传统的硫化仪温度控制模块与其它电路分开,这样必须在两套系统间实现通讯,从而使硬件设计复杂化,增加了成本该仪器采用的16位单片机速度快、功能强,采用分时复用的方法即可克服上述缺点,能够实现整机的自动操作软件主程序流程见图3—1
4 温度的自动控制 电炉为纯滞后系统,控制算法为经过优化的数字PID算法测温传感器选用热电偶,温度控制周期一般为20~35 s,通过控制加热炉的通电时间实现控制温度 4.1 温度控制算法 系统采用“扩充相应曲线法(飞升曲线法)+归一参数整定法+超限全控制”来控制升温和恒温设n0为上个控制周期的控制常数,n1为本次控制周期的控制常数则有:
其中需要整定4个常数:采样周期T、比例常数Kp、积分常数KI和微分常数KD式中e0、e1和e2分别为温度设定值与3个连续温度采样值之差可利用飞升曲线对控制周期T、Kp、KI和KD进行整定 4.2 温度控制方案 将一个控制周期T分为N份,在T 秒内电炉开启n次(n=0~N)n为微机输出的控制量,上下炉各有一个控制量,每T 秒更新一次n在一个周期T内,微机共进行5次A/D转换,进行数字滤波之后通过PID算法计算出n值该值为下一个控制周期所用在一个控制周期内,一方面进行A/D转换、PID运算,另一方面在定时器T1中断子程序中控制开启或关闭电炉实践证明,这种温度控制方法恒温精度高(150℃±0.3℃),进入恒温之前的时间较短,而且容易实现单片机编程 5 曲线的自动打印输出 当前大多数硫化仪都是采用绘图仪或微型打印机输出曲线及数据,其中绘图仪价格比较贵,微型打印机又受尺寸大小的限制,均不能满足硫化仪的要求笔者尝试了单片机与24针打印机的接口及程序设计,使硫化仪具有更好的打印效果,并提高了性能价格比 5.1 单片机与针式打印机的硬件接口 80C196单片机与LQ-300K打印机接口示意图见图5—1
5.2 单片机与打印机的通讯 EPSON公司的LQ-300K型打印机配备了一个EA-232串行接口和一个Centroics兼容的并行接口为提高传输速度,选用并行接口单片机与打印机的通讯子程序框图见图5—2
5.3 曲线打印的实现 曲线打印子程序流程图见图5—3打印显示不同于液晶显示,打印纸走动一行之后就不能再退回所以打印曲线时不可能先打印出背景表格再打印曲线,只能在打印之前将打印缓冲区赋完表格数据,再进行曲线数据处理,*后充入曲线数据,即把曲线点的打印值与表格点的值进行求或运算,再一同打印出来
6 结束语 橡胶硫化测定仪作为一种重要的仪器,其智能化一直得到人们的重视笔者开发的以16位单片机为核心的硫化仪测控系统,其自动化程度及测量精度大大提高采用单片机带24针打印机的应用在国内外未见报导,这种方案比多媒体计算机更能降低硫化仪的成本再依靠软件代替硬件的原则,近一步降低了仪器硬件成本因此该仪器在市场上**竞争力 [参考文献] [1]孙涵芳Intel 16位单片机[M]北京航空航天大学出版社,1995 [2]何立民单片机应用技术选编(6)[M].北京航空航天大学出版社,1998 [3]中华人民共和国国家标准(橡胶胶料硫化特性的测定)[S].国家技术监督局,1997.