溫度是工業對象中主要的被控參數之一。像冶金、機械、食品、化工各類工業中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應爐等,對象溫度往往要求嚴格控制。溫度控制模塊的引入,對提高控制精度意義重大,并已經在諸多工業生產過程中得到了廣泛的應用。但是,一般的PID溫度控制器,必須由工程人員根據經驗,手動調節PID參數,電路精度也需要電位器調節,給工程技術人員帶來了極大的麻煩,這在某種程度上限定了溫度控制模塊的實際應用。針對這種情況同時考慮到中小型企業溫度控制的應用需求,本文研究了具有PID參數自整定功能的溫度控制模塊,并進行了設計和開發。本文首先介紹了國內外溫度控制系統的發展概況、PID控制器的發展情況以及PID參數自整定的發展現狀,隨后對硬件電路和軟件電路進行了設計,最后對PID自整定方法進行了系統的研究并通過實驗對PID自整定精度及效果進行了驗證。
本溫度控制模塊具有隔離的RS485通訊接口,通訊協議支持Modbus RTU/ASCII,支持多種傳感器輸入,有完善的保護功能以及引線電阻自動補償,軟件校準零點和滿度,數字校零技術克服系統的時漂和溫漂。無需電位器調節,使模塊具有很好的可靠性、穩定性和通用性。采用加權最小二乘參數估計方法尋找連續非線性A/D轉換電路的最佳參數。能夠實現PID參數自整定功能,并支持模糊控制。充分權衡產品的性價比,為中小型企業溫度控制器的開發提供切實可行的解決方案。
