HT100烫金机温度控制系统毕设.doc

密级：公开HT100烫金机温度控制系统设计Design of HT100 Bronzing Machine Temperature Control System学院：专业____学生XX：指导年月 / 摘 要       论文对单片机在温度控制系统中的基本理论和应用技术作了较为全面的介绍主要目的是用单片机设计一个温度控制系统,通过运用自整定模糊PID控制算法,使得温度保持在200℃～400℃之间某一恒定温度值上除硬件设计外,还包括软件设计,该控制系统具有本机给定的功能系统包括显示部分、按键部分、报警电路,对IGBT的驱动电路及保护电路都做了详细说明在控制回路中主要应用了8051单片机、8279芯片、ADC0809芯片等根据测温围选择Pt100温度传感器针对常规PID控制不具有自适应能力,对于时变、非线性系统控制效果不佳的弱点,本文采用自整定模糊PID控制算法,提取温度的数学模型,编辑自整定模糊控制器,并对所设计的温度控制系统进行仿真系统的工作过程为：烫金机的加热电路采用中频感应加热方式,通过按键给定温度值并在显示部分显示给定值,用Pt100温度传感器检测温度,温度传感器检测的温度为模拟信号,通过ADC0809进行A/D转换后送到单片机,单片机把测到的温度进行处理,与给定的温度进行对比,然后产生PWM波形来控制IGBT的导通频率,进而控制加热电路,对烫金机加热,达到给定的温度。

关键词：温度控制；8051；模糊PID；温度传感器 AbstractThis paper comprehensively introduced the basic theories and application technology of the MCU in the control systems of temperature this time. The main purpose to design one temperature controller with MCU, through use fuzzy PID control algorithms, make temperature keep on this invariable temperature value of 200～400 degrees. In addition to hardware design,also includes software design. The controller has the function of given by own machine and top machine.The system includes the display part、key-press、alarm circuit、a detailed description of the IGBT drive circuit and protection circuit. In the control process, 8051﹑8279﹑ADC0809 is used. According to the temperature range Pt100 temperature sensor is selected. It is an abbreviation of the proportion, integral and derivative. Conventional PID control does not have the adaptive capacity, for time-varying, nonlinear system is ineffective, in this paper, self-tuning fuzzy PID control algorithm is used, extract the mathematical model of temperature, edit the self-tuning fuzzy controller, and designa simulation of the temperature control system. The process of this System is:press gilder heating circuit use medium frequency induction heating through the key give a temperature value and display the given value. Detecting temperature with Pt100 temperature sensor, the temperature sensor detects the temperature signal is analog signal, via ADC0809 conducting A/D converter and sent it to the microcontroller, microcontroller process the measured temperature, compared with the given temperature, and then generate the PWM waveform to control the IGBT turn-on frequency, then control the heating circuit, to achieve the given temperature.Key words: temperature control; 8051; fuzzy PID;temperature sensor目 录摘 要IAbstractII第1章绪论11.1 课题背景及意义11.2 课题国外研究现状及趋势21.3 毕业设计研究容3第2章系统的工作原理4第3章系统硬件设计63.1 加热主电路设计63.2IGBT驱动、保护环节设计73.2.1 驱动环节设计73.2.2 稳压电源设计83.2.3 保护环节设计83.3 温度传感器信号检测与转换设计93.3.1 传感器选型93.3.2 测温电路设计103.4 单片机最小系统设计123.4.1 单片机复位、时钟电路133.4.2A/D转换环节143.4.3 按键、显示环节设计143.4.4 报警环节设计16第4章系统软件设计184.1 系统的主程序流程图184.2 键盘、显示程序设计194.3A/D转换子程序244.4DS18B20程序流程图25第5章系统仿真265.1 提取被控对象265.2 论域、量化因子、比例因子265.2.1 论域265.2.2 量化因子和比例因子275.2.3 量化因子、比例因子的影响275.3 模糊化、反模糊化275.4 模糊PID控制器285.5 系统的SIMULINK实现29第6章结论40参考文献41致谢43附：硬件图44第1章 绪论1.1课题背景及意义目前,国外市场上能见到的、用于纸品加工的烫金机,从工作原理上可分为平压平、圆压平、圆压圆三类。

在平压平烫金机中,具代表性的品牌有：瑞士博斯特、瑞士吉士、国的亚华、玉田等烫印切莫两用机是目前最受欢迎的平压平烫金机型,使用最普遍的手动烫金机也属于平压平烫金机这一类圆压平烫金机中,具代表性的品牌有：德国斯托拿FOILJET,以及用于与轮转印刷机配套的其他品牌以上几种烫金工艺各有其特点,不能简单地说某种工艺就比其他工艺好,用户应综合考虑自己的实际生产情况,采用合适的工艺,选购适宜的设备综合考虑各种工艺品的特点,结合自身生产的需求,选购合适的工艺和设备,是用户在投资时需要把握的 烫金的原理是把已有颜色的烫金纸通过压力、时间的调整把烫金纸覆盖到你的承印物上面,随后烫金纸在温度和压力的作用下,胶水层开始与承印物相结合,然后通过烫金纸本有的脱离层与基础层互相脱离,剩下的胶水层、电镀层、颜色层就烫印在您的承印物上面去了随着烫印箔及包装行业的飞速发展,电化铝烫金的应用越来越广泛如：图书封面烫金、礼品盒烫金、烟、酒、服装的商标烫金,照片、名片、贺卡、请柬、笔、塑料制品、亚可力标牌等的烫金,其颜色也很丰富,如金色、银色、红色、黑色等等图案清晰、美观、耐磨、色彩鲜艳夺目而在平面设计上烫金,可以起到画龙点睛、突出设计主题的作用,特别是用于商标、注册名上,效果更为显著。

制作烫金版是烫金技术的关键传统的烫金模版<如锌版、铜版、硅胶版等>没有昂贵的设备和技术是无法完成的外加工烫金版时间长,制版费高的问题严重制约了对批量小,制作时间要求短的中小加工商对烫金业务的发展如果在投资不大的情况下能够自己制作烫金版,那对烫金业务的发展将会带来良好的发展前景也会给加工商带来良好的经济效益在现在的社会生活中,烫金机广泛的应用于小面积的纸、皮革、塑料工艺制作、化妆品行业的包装制作、玩具行业、文具行业以及各种包装行业等等,而完美的烫金效果主要取决于温度、压力、烫金速度等方面,因此要控制好烫金效果,对温度的控制至关重要烫金机的温度必须控制在一定的围,才能保证良好的效果如果温度过高、融化过度,烫印图文周围的电化铝就会融化脱落,同时温度过高也会是烫印产品亮度降低,失去金属光泽如果温度过低、融化不充分,会造成烫印不上或烫印不牢、易脱落、印记发花等本文设计了一个烫金机的温度控制系统,控制烫金机的温度使其在理想的温度下工作,保证烫金的质量,满足工艺生产的要求1.2 课题国外研究现状及趋势近年来,轮转设备有向大型设备转变的趋势,德国斯大林斯托拿是惟王将圆压圆烫印工艺用于单纸的设备圆压圆烫印的最大优势是高速。

如斯托拿的FOIJLET型烫金机速度可以达到12000/小时圆压圆烫金的缺点也非常明显,首先是烫金版,不仅价格昂贵,而且要求很高,必须考虑材料的热胀系数,考虑版材的磨损等多种因素其次,对烫印箔也有特殊要求,即：必须能够快速转移,目前国产铝箔还很难达到这一要求,必须使用昂贵的进口特殊材料,否则,其生产速度高只是空话一旦市场变化,烫金业务量萎缩,高价值的设备可能就是一堆废铁,并无其他功用,投资风险相当高所有这些,都限制了圆压圆烫金工艺的应用而对烫金机的温度控制则要求越来越高这就需要更先进的温度控制系统国外对温度控制的研究较早,始于20世纪70年代,先是采用模拟式的组合仪表,采集现场信息并进行指示,记录和控制80年代末形成了分布式控制系统目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统系统的集成度越来越高,多种功能集成在一个芯片中,使系统电路更简洁,功能实现更方便,在多种环境中实现稳定可靠的工作我国对于温度测控技术的研究较晚,始于20世纪80年代我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上,才掌握了温度室微机控制技术,该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制在技术上以单片机控制的单参数单回路系统居多,与发达国家相比,仍存在较大差距。

但是20世纪90年代温度的控制也成为国学者研究的重要容,越来越多与温度控制有关的论文在科技刊物上发表现在温度控制系统也应用在了烫金机上近10年来在温度控制方法上有了快速的发展,已从传统的直接控制变成PID控制、模糊控制、神经网络控制和遗传算法等控制方法而温度的测量方法也有了很大发展,目前国外通用的温度传感器及测温仪有热膨胀式温度计、电阻温度计、热电偶、辐射式测温仪表等使用比较普遍的传感器有铂电阻传感器,适用于中高温度测量,以及便于信号采集和处。