塑料包裝機在工作時,封口溫度的高低會直接影響產品質量,溫度過高或過低,都會造成產品的缺陷,影響產品的美觀。所以在包裝機中,對封口的溫度控制是十分重要的。我們在研制包裝機控制的過程中,使用單片機對塑料包裝機封口溫度進行單獨控制,為達到較好的控溫效果,采用了模糊控制方法。經試驗,系統具有控溫精度高、控溫平穩的特點,取得了較好的控制效果。
系統的構成
系統的整個裝置由電偶測溫部分,模糊控制部分,輸出控制部分及單片機系統四個部分組成,圖中單片機采用Atmelr AT89C51,它有4K的FLASH程序存儲器、128字節的RAM,32根I/O口線、2個16位定時器和一個全雙工的串行口。具有較強的指令系統,并有較好的開發工具的支持,足以完成對包裝機的封口溫度的控制任務。該控制采用熱電偶作為溫度測量的傳感器,測得的溫度參數經處理后作為模糊控制的輸入量,用模糊算法得到輸出的控制量,用于控制封口加熱裝置的加熱功率來實現溫度的控制。
溫度的精確測量
在包裝機的溫度控制中,采用熱電偶作為測量溫度傳感器。熱電偶具有結構簡單,測溫范圍大,響應快的特點,所以得到廣泛的應用。但熱電偶也存在輸出非線性,所測的溫度與熱電偶的冷端溫度有關等不足之處。
溫度的測量由多路開關、小信號儀用放大器、A/D轉換器和冷端測溫電路組成,如圖2所示。圖中A/D轉換電路使用具有多通道輸入的串行12位:A/D轉換器TLC2543。儀用放大器選用高精度的AD620N。冷端溫度的測量采用AD590作為測量傳感器。
用這種方法測溫,可在較寬的溫度范圍內得到精確的溫度測量結果。
模糊控制的基本結構與算法
在測得精確的溫度值的同時,需要有好的控制算法完成對包裝機封口的溫度控制。在本裝置中,使用模糊控制的方法來進行控制。
1 模糊化
在本系統中,模糊化就是要把輸入變量的精確值離散化,變為設定的整數論域中的元素。將要求達到的設定溫度ts與通過熱電偶測得的溫度t的差值E作為模糊控制的一個輸入量U的變化率△E=dE/dt作為模糊控制的另一個輸入量,輸出量