基于单片机的氧化锌电炉控制系统设计

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摘要:设计了一种以89C51单片机为核心的氧化锌电炉控制系统,给出了控制系统的硬件及软件设计方案，该设计能够准
: }" \% D; [! F确地控制氧化锌电炉的生产过程。实践结果表明,该控制系统设计方案合理可行,具有成本低廉，操作灵活，可靠性高等优点。
关键词:单片机;氧化锌;控制系统
1引言
* M3 B. ^2 c. F+ x2 M: O4 X2 S5 c% I自动控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域,特别
是在T业生产领域为工业技术的进步和腾飞创造了有力条件。
在- -些生产环境比较苛刻的地方,自动控制生产系统就能发挥
6 a2 E9 t1 t. f; |/ _它最大的作用了。氧化锌是- -种重要的基础材料,被广泛应用
于医药、纺织、化工、电子等行业。用电炉来生产氧化锌粉是金
2 Z* E5 o/ V7 [/ j% F* E属冶炼中技术要求较低、产量和产品收益较高的一种快速回收
  j8 s! V5 @0 n8 `7 f; Q资金的方法,是中小企业的首选项目。根据现有的生产工艺,对
电炉进行相应的温度、压力和电流控制,只要把握得当就能安;
- ]: B# Z6 x5 t5 g1 c  u) p全的生产,但是要管好电炉的生产并非易事,只要有一点大意
可能就要造成重大的物质损失,有时甚至关系到员工的生命安
全。因为在电炉生产过程中温度高达1200度以上,炉内除一氧
化碳外在没其它的气体,只要- -产生负压,炉外的氧气会被吸
人炉堂内,一氧化碳与被吸人的氧气结合后发生剧烈反应生成
二氧化碳并放出大量的热使炉内温度和压力直线上升,如果吸
8 s, A& \6 _, g/ {+ W) K人的氧气得不到及时有效的控制就会发生可怕的炸炉事故。所
以在电炉生产时，必须有专人在控制室内监控电炉的状态变化
特别是压力的变化,当出现问题时需要人为地控制电炉中的温
- O) q+ ~( ~  Q度、压力和电流,使其保持在安全的范围之内。又因为电炉是24
7 L7 ^, Q4 O( [5 Q8 u4 b  l小时不间断运行的，所以必须要几个人24小时轮流值班,而人
工监控费时费力,难免会有精力分散的时候,这就为事故的发
) f: ^* o! a* Q: C) u7 @; Q生埋下隐患。本文针对广西某氧化锌生产企业的实际情况,设
计了一个基于单片机的氧化锌电炉控制系统。
2系统硬件设计
) `, t" ^. ?. ~9 ~& h. G* p系统硬件主要由控制模块.数据采集模块.电机模块、控制
台模块和显示模块五大部件组成,各模块之间通过并行总线互
连,如图1所示。其中数据采集模块又可分为电流采集模块、压
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: T' N4 O9 U1 e6 o7 w9 `' a力采集模块和温度采集模块。工作时,通过控制台或采集模块
将控制台命令或采集到的压力、电流和温度等信号送往控制模
* }! ^/ m  {$ T/ g  w  h4 ?块,经处理后对系统中的电机模块进行控制,同时经显示模块
& I/ x8 ^8 n4 B$ C% p* |显示系统的T.作状态。
2.1控制模块
, a/ L; V& n% p/ A6 I/ G控制模块的核心元件CPU选择使用成本低廉、技术成熟的
MCS.-51系列单片机89C51,它能保证系统所需的功能和速度
要求,且开发资源也比较丰富。通过74ALS138发出模块选择信
0 q' d" k: ~$ V号,来控制和检测各模块的工作状态。控制模块通过总线获取
. N' q9 T  t1 {% ]信息，经过运算处理后将相应的控制指令经总线传给目标模
' j, m# R, F: u% B+ l! H; g块。在中断扩展中选用74ALS148编码器,由于自动控制生产系
统在速度.上的要求不是很高，也为了方便定时器初值的计算，
/ V) x% b! K" T2 M8 r在单片机的晶振上选用了典型的12MHZ晶振电路，采用上电
复位方式。
图1硬件系统结构框图
1 h1 U1 z8 m/ t- T& X% y- y4 O2.2数据采集模块
# r  o7 d1 P1 k' A  U8 O数据采集模块是用于对压力、温度.电流进行采集的模块，
在实际运用中分为三个结构相同功能各异的数据采集模块。将
% E; ~( |; E1 l! D. U压力、温度、电流这三个主要信号分开用独立的采集模块采集
信号,经12位AD574转换芯片来实现高精度转换。每个数据采
' g2 h1 |' q% }: G! i8 p  E+ ~集模块由AD574模数转换、AD781数据采集保持芯片、4KB .
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其中数据采集模块又可分为电流采集模块、压力采集模块和温度采集模块