本质安全型智能PID的温控器开发与验证

针对石油、化工、环保等行业中温控器存在无防爆、控温抗干扰精度差、输入信号功能单一等问题,设计、开发了一款本质安全型智能比例积分微分(PID)温控器仪表。该智能仪表硬件采用限流、限压的本安技术,通过24位ADS1220模数转换与MM32SPIN单片机集成匹配,实现多种信号采集及本安防爆功能;软件针对输入端信号施加前级一阶限幅均值滤波和后级卡尔曼滤波算法处理,通过试验对比验证,能有效滤除外界尖峰毛刺脉冲扰动。通过对抗饱和积分算法研究,优化后的PID算法控温数据表明:该设计具有智能自学习能力,可通过递推最优控制参数,实现无控温对象限制,控温振荡周期短、响应时间快。输入信号滤波及抗饱和积分优化对防爆系统抗干扰精准PID控温算法研究验证具有借鉴意义。

低温铂电阻变送器设计

针对特种气体制备过程低温监控的需求,设计了基于铂电阻的二线制低温变送器,论述了其组成及原理、软硬件设计与实现方案。变送器采用"A/D+微处理器+D/A"的设计方法,充分发挥每个元件的性能,ADS1220实现A/D采集并为采集电路提供恒流源,AD5421实现更高精度的D/A转换并为其他器件供电。通过建立"温度-电阻-电流"的对应关系,采用查询与线性插值相结合的方法,经过软件滑动平均滤波,实现稳定的低温4.2 K^370 K的测量,系统测量绝对误差小于0.1%。