基于微机控制的滤油机控制系统的设计

0 引 言
    系统由真空泵电动机和油泵电动机各一台组成，要求用单片机完成管道压力检测和油箱温度控制。用压力传感器采集数据并送单片机处理。系统采用两组加热管加热，每组功率为24 kW。用温度传感器采集数据并送单片机处理。当温度达到要求时，切断真空泵电机并随时显示当前温度值，接触器跳闸温度可以通过拔码盘设定送入单片机。系统中电机只能正转，不能反转，控制电路应具有反转报警装置。
    主回路采用空开和接触器实现，控制回路由单片机控制系统实现。系统启动顺序是：油泵电动机、真空泵电动机、加热管。两组加热管可分别单独加热和停机，但只有真空泵电机启动后加热管才能启动和运行。

1 控制系统主要硬件构成
    主回路交流接触器4个、空气开关2个、MCS-51系列单片微机芯片8031、各类外围接口芯片、A／D转换器、温度传感器、压力传感器、光电耦合器件、接触器驱动电路、LED显示电路等。控制系统如图1所示。

1．1 输入信号回路温度检测系统基本组成
    通过集成温度传感器AD590和单片机组成数字温度检测装置。AD590温度传感器属于半导体集成温度传感器，测量范围为-55～+150℃，输出电流与温度成线性关系，它以热力学温标零点作为零输出点，比例因子为1μA／℃。因此它能把温度信号变为与绝对温度成比例的电流信号。该传感器稳定性高、线性度好。AD590本身产生的是电流信号，它将温度转换为相应的电流信号输出，在传感器输出端加运算放大器OP-07，使其输出的电流信号转换为电压信号。
    硬件电路采用双点温度调整误差，电路如图2所示。放大器采用OP-07单片精密运算放大器，它具有低噪声、低漂移和高增益特点，是一种通用性强的运算放大器。电容C4在此起滤波的作用。通过R1给AD590传感器提供稳定电压，所测温度由AD590温度传感器检测，给电压放大器提供电压信号，以供放大。这里用电位器RP1起到调零点的作用，电位器RP2起到调增益的作用，通过调整运放中的电阻RP1和电位器RP2，找到输出电压与被测温度的合适对应关系。

1．2 输出信号回路基本组成
    该电路用交流电磁式接触器控制设计，即由双向晶闸管驱动交流接触器KM线圈。额定工作电压为交流接触器线圈工作电压的2～3倍，额定工作电流为交流接触器线圈工作电流的1．5～2倍。此处为220 V的交流电压，选择10 A／660 V的双向晶闸管。光耦合器MOC3041R的输入端接7407，由单片机的P1．0口输出低电平，双向晶闸管导通，接触器KM吸合。反之则接触器KM释放。最后再由交流接触器的触点控制动力回路。输出信号回路如图3所示。

3 控制系统温度检测程序设计
    温度检测程序的功能是连续进行4次A／D转换，求取转换结果的平均值，A／D转换采用查询方式。为保证数据的可靠性，采用均值滤波法进行软件滤波。
    温度控制程序的功能是将温度的检测值与设定值作比较，如果检测值大于设定值2℃，则关闭一台加热管；如果检测值大于设定值5℃，则关闭2台加热管；否则不调节。如果检测值小于设定值，则重新启动加热管1，2，以保证继续加热。A／D转换器采用AD0809芯片，考滤到计算调试和编程方便，取00H~FFH对应0～5 V和0～128℃，即每对应于1℃，数字量为02H，模拟电压量为0．039 V／℃，调试时，当温度为0℃时，调节RP1，使运放输出电压为0 V，AD0809转换后的数字量为00H，当温度为128℃时，调节RP2，使运放输出电压为5 V，AD0809转换后的数字量为FFH。

4 结 语
    该控制系统与PLC控制相比较，无须增加新的电路，就能对温度进行检测、转换和显示，在软件算法设计上采用滤波技术，在硬件的输出电路上采用光电耦合器件，实现光电隔离，防止接触器吸合过程中的电弧干扰。该控制系统用在滤油机上已获得了良好的使用效果，产生了较好的经济效益和社会效益，具有很好的推广价值。