彩色像片洗印機溫度控制系統的設計與實現

3.2 溫度控制模塊
本系統中，各藥槽中的藥液約為2500ml，加熱器為AC 220V 180W的一般電阻式加熱棒，被控對象為純滯后的控制對象，通過采用分段控制策略[1]，控制精度達到了38.5±0.2℃，取得了理想的控制效果。其控制策略如下：
當系統檢測的溫度值為T≤22℃時，為初始加溫階段，程序控制加熱器通電加溫，直到系統檢測的溫度值達到22℃時為止。
當系統檢測的溫度值為22℃T≤35℃時，為溫度粗控階段，程序控制加熱器每次通電加溫的時間t=80ms,由于系統的純滯后效應，此階段藥液的溫度仍然上升很快。當藥液溫度上升到35℃時，被控對象的溫度仍處于純滯后上升趨勢中。
當系統檢測的溫度值為35℃T≤38.1℃時，稱為溫度精控階段，為了緩解系統的純滯后效應，程序控制加熱器每次通電加溫的時間t=20ms,此階段藥液的溫度上升速度明顯減慢。當T=38.1℃時停止加溫，但在系統慣性的作用下，藥液溫度將繼續上升，根據不同的初始加溫條件和環境溫度，藥液的最高過沖溫度在38.8℃∽39.8℃之間，系統從初始加溫到穩定工作的過渡時間為10min∽15min之間，滿足了用戶所提出的技術要求。
在恒溫階段，程序控制加熱器每次通電加溫的時間為t=8ms，溫度傳感器檢測的溫度值應為38.2℃≤T≤38.8℃。為了滿足控制精度，程序采用預估趨勢控制策略，當溫度傳感器檢測的溫度值T≤38.6℃，且T(K)>T(K+1)時，被控對象的溫度處于純滯后下降趨勢中，程序控制加熱器通電加溫，直到溫度傳感器檢測的溫度值T≥38.4℃，且T(K)T(K+1)時，被控對象的溫度處于純滯后上升趨勢中，程序控制加熱器停止加溫，即可克服系統的純滯后效應，實測控制精度為38.3℃≤T≤38.7℃。
3.3 其它控制程序簡述
為了保證系統工作的可靠性和設備安全，系統中設置有故障檢測和報警程序，如當可控硅失效導通，藥液的溫度超過設定值時；加熱器斷路，控制加溫且藥液溫度不上升時；讀取串行E2PROM中的控制參數和DS1820溫度值，CRC校驗出錯時等，均通過電笛報警和發光二極管指示方式通知操作者，以便及時排除故障，確保設備安全運行。在程序設計中，由于硬件設計時采用了X25045P中的看門狗電路，因此，在程序的適當地方均設置有對X25045P的操作指令，以防止看門狗電路錯誤復位系統。對于鍵盤處理程序、串行E2PROM和DS1820通訊程序、液晶顯示控制程序等，許多文獻中均有論述，在此不再重述。

4 結束語
本文中所提出的溫度檢測和控制策略，對小容量純滯后的被控對象具有一定的指導意義。溫度控制參數可方便地經過系統實測進行整定，通過優化控制參數，可縮短過渡時間或減小溫度的過沖量，從而進一步改善系統的控制品質。在不改變系統控制參數的情況下，選用較高精度的加熱棒，其溫度控制精度可達到38.5±0.1℃。