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1、潍坊科技学院毕业设计（论文）开 题 报 告题 目： 基于单片机的注塑机温度控制系统 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 王海燕 指导教师： 李振东 日 期： 2012.2.15 毕业设计（论文）的主要内容： 研究目的：通过对已有技术加以吸收、继承和发展，结合国内注塑机的实际情况，设计一套 适合我国国情又具有市场竞争力的注塑机温控系统，以此来克服注塑机大多采用传统的温度控制 系统或没有温度控制系统而引起的温度控制效果不理想，从而难满足塑料加工要求 国内外研究现状及发展趋势：自60年代末美国费罗斯公司首先应用计算机控制技术，80年代以来的高速发展，已经不是简单的动
2、作控制，而是包括熔体温度、注射压力、注射速度、冷却过程及液压回路的各种参数的综合控制。我国的控制技与当今国际的先进水平的差距还比较大，我国自主研制的注，塑机可靠性和稳定性抗干扰能力及反馈响应灵敏度、分辨率精度等方面与西门子、巴巴康们等有一定的距离。其中主要表现在注塑机温度控制效果不理想。因此，有必要设计更加有效的注塑机温度控制系统。 研究内容：（1）总体设计方案：为了控制料筒的温度，首先要解决好温度检测问题常用的温度，检测元件是热电偶，根据料筒的温度控制要求，选用K型热电偶测量。热电偶输出的毫伏级电压信号经隔离放大、AD转换读入计算机，再调用PID算法子程序求出控制量。单片机输出的通断信号经隔
3、离放大后，直接驱动固态继电器(SSR)的直流端对加热器功率进行比例控制，以调节料筒温度. (2)本系统选择STC89C52单片机为控制核心，STC89C52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，拥有灵巧的8位CPU，可以提供高灵活、超有效的控制系统。 （3）温控系统硬件设计：主机控制部分(89C51)、前向通道(温度采样和转换电路)、后向通道(温度控制电路)、键盘显示部分。温度检测元件采用K型热电偶传感器。 （4）温控系统软件设计：利用C语言编程原理设计系统主程序、采集子程序、键盘处理子程序、控制算法子程序、温度控制输出子程序 。选择模糊PID作为注塑机温度检测控制系统的选制算法。模
4、糊PID算法较常规PID算法具有超调量小、响应时间短、鲁棒性好等优点。 （5） 温控系统抗干扰设计：通过分析单片机系统的主要干扰源及其干扰后果，分别制定硬件抗干扰措施和软件抗干扰措施 。 本课题的重点和难点：重点是对温度进行三点采样，难点是对三点的采样数据进行处理，采用模糊PID控制，实现对注塑机料筒温度的控制。 设计（论文）的技术路线及预期目标：技术路线：确定技术指标系统总体方案设计系统硬件设计系统软件设计控制方法选择 系统抗干扰设计预期目标：（1）通过课题研究，理解注塑机的工作原理及控制系统 （2）理解更多单片机的性能及适用范围 （3）能实现对温度的检测和实时控制，提高注塑机温度控制精度，
5、对熔体温度控制在 正负0.1. （4) 通过键盘和显示屏，能够在线显示注塑机的工作状态，实现故障的自动报警。 （5）根据采集到的温度信号和输入的给定温度信号，经模糊PID控制算法计算得出控 制输出量。课题进度计划2012.2.28-2012.3.15 进行课题研究或项目开发与设计，在已完成研究的基础上，撰写毕业论文初稿2012.3.20-2012.3.26 完成毕业论文初稿2012.4.15-2012.4.30 根据指导教师的二次修改意见进行论文修改，并最后定稿2012.5.24-2012.5.26 毕业论文（设计）评阅，答辩审批2012.5.26-2012.5.27 毕业论文（设计）答辩完成
6、课题所需条件及落实措施：所需条件：了解多种单片机的性能及优缺点，几种温度控制系统，温度检测器，同时熟悉一些控制理论 ，对注塑机有一定的了解落实措施：（1）通过图书馆或网络查阅并收集相关资料 （2）虚心向老师请教或和同学探讨 （3）刻苦研究，努力学习相关知识 ，力图设计出一套更优异的温控系统，能够更方便工业生产 （4）对硬件设计方案和软件设计方案要进行多次论证研究思路及方法：本文通过对有关注射机现存问题的分析，确立以单片机为控制核心，在常规PID控制基础上，应用PID调节原理和模糊控制理论相结合的控制方法，进行硬件和软件设计实现对注射机加工温度的实时控制。考虑到料筒较长且受到其自身热惯性、环境温
7、度以及料筒内的物料的进入时间不同等诸多因素的影响，采用三点测量料筒测温点。为了控制料筒的温度，首先要解决好温度检测问题，常用的温度检测元件是热电偶，根据料筒的温度控制要求，选用K型热电偶测量。热电偶输出的毫伏级电压信号经隔离放大、AD转换读入计算机，再调用PID算法子程序求出控制量。单片机输出的通断信号经隔离放大后，直接驱动固态继电器(SSR)的直流端对加热器功率进行比例控制，以调节料筒温度。模糊(呦)控制是建立在人工经验基础上的，应模糊控制器进行过程控制，不需要了解被控对象精确的数学模型，而是凭借操作人员的经验加以总结和描述，并用语言表达出来形成一种定性的、不精确的控制规则。然后运用模糊数学
8、将其定量化，转化为模糊控制算法，从而达到控制目的。采用模糊控制，有利于提高系统的鲁棒性，减小超调量，提高抗干扰能力，缩短调节时，间。但是，难以达到较高的稳态控制精度，消除系统稳态误差的性能较差。参考文献、资料：【1】王志新，张华。注塑机料筒温度检测及实验研究【J】。塑料科技，NO。2,199【2】孙振强，单片机在注塑机温度控制系统中的应用研究。山东大学硕士论文，2008【3】张奇苗，张培仁，王康正，注塑机温度控制系统设计【J】，自动化与仪表，2005,10【4】张不毅，模糊控制在家用电器中的应用，北京大学出版社，1998【5】万力，彭云楼。单片机在注塑机温度控制中的应用【J.机械电子，NO。1,1997【6】王康正 注塑机控制系统设计【D】，中国科学技术大学硕士论文，2006指导教师意见： 指导教师（签字）： 年 月 日学院毕业设计（论文）工作领导小组意见： 组长（签字）： 年 月 日
