基于單片機和組態(tài)王的陶瓷檢測系統設計

2．2 紅外液位檢測電路設計
為了自動(dòng)檢測單位體積的檢測液的流動(dòng)速度，在玻璃容器的輸入、輸出口分別安裝了紅外檢測系統。這里設計的紅外光源驅動(dòng)電路如圖3所示。其中+12 V電壓通過(guò)兩個(gè)100 kΩ電阻加在放大器的兩端形成同相比例，放大電路放大倍數為Vi0=(1+Rf／R1)V來(lái)驅動(dòng)三極管的導通與截止，驅動(dòng)發(fā)光二極管。

3 系統軟件設計
3．1 控制算法的設計
為了實(shí)現陶瓷檢測設備高精度、反應速度快、寬測量范圍的性能指標要求。設計的陶瓷檢測控制軟件采用PID控制算法和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制的隸屬度函數相結合的方法，來(lái)完成對各個(gè)模塊的控制。實(shí)現參數標定、設置、透氣度測量、恒壓信號(PWM信號)輸出等功能。軟件完成初始化設置后，進(jìn)行壓力信號的數據采集與處理、恒壓控制輸出等。根據實(shí)際工況，壓力信號變化范圍太大時(shí)，系統將處于等待狀態(tài)，直到壓力被調節到9 500～10 050 Pa的范圍要求。同時(shí)，當誤差范圍比較大時(shí)會(huì )根據模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法來(lái)粗調PWM信號，當距10 000 Pa范圍較小時(shí)再采用PID精確調節，保證輸出的PWM信號在設計范圍內。
普通的PID控制是反饋控制系統中取偏差的比例、積分、微分的組合控制。固定參數PID控制屬于線(xiàn)性控制。而液位上升的過(guò)程具有非線(xiàn)性、時(shí)變性及不確定性等特點(diǎn)，對于這類(lèi)系統采用固定參數PID控制很難實(shí)現理想的控制效果，因此采用了變參數控制的方法。
這里將模糊控制知識表達容易的特點(diǎn)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )自學(xué)習能力強的優(yōu)勢相結合，取長(cháng)補短，以提高整個(gè)系統的學(xué)習能力和表達能力，實(shí)現電機的在線(xiàn)智能調速。通過(guò)該智能控制系統，將模糊控制規律和隸屬函數隱含地分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )中，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現模糊推理，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的在線(xiàn)自學(xué)習能力來(lái)調整隸屬函數和改變模糊控制規律，使控制系統工作狀態(tài)可根據設定速度和環(huán)境狀態(tài)變化而自動(dòng)調整，實(shí)現速度的智能控制。
實(shí)驗結果表明，該算法可以有效控制PWM輸出的穩定性，近而可以很好的穩定壓力，保證其在設計值范圍內，并且進(jìn)一步提高了系統檢測精度。
3．2 數據通信設計
本系統的通信主要采用了信號采集調理模塊來(lái)完成數據采集。該模塊是以ATmega128單片機為核心的陶瓷檢測智能控制儀重要組成部分。ATmega128片內含128 KB ISP的可反復擦寫(xiě)10 000次的FLASH只讀程序存儲器。對壓力傳感器的數據進(jìn)行監測和設定并記錄到數據庫。主控界面中的參數是通過(guò)數據采集現場(chǎng)總線(xiàn)RS 485傳輸過(guò)來(lái)的智能儀表的參數。
由于組態(tài)王和單片機進(jìn)行通信的數據格式是ASCII碼，所以提前定義控制系統和上位機間的通信協(xié)議，其中如波特率、數據位、停止位和奇偶檢驗等必須在協(xié)議中進(jìn)行定義。首先要在組態(tài)王中把地址分配給要通信的數據變量，按照設計要求把數據類(lèi)型分為字節和無(wú)符號整型兩類(lèi)，分別占1 B和2 B的空間。因此分配時(shí)不能有重疊現象，為提高通信速度這里使用連續的數據區。