摘要:介绍了以M SP 430单片机为核心控制部件的双组份高压聚氨酯发泡机温度控制系统的设计，对温度控制的原理、控制策略及其改进方法进行了详细的介绍，同时对系统的结构以及软件实现也作了细致的说明。该系统运用交流调功的方案取得了很好的控制效果，具有很好的稳定性和可靠性。

 

　　目前聚氨醋发泡机有高压发泡机和低压发泡机两种。低压发泡机只有提料泵一级加压，压力低，制造成本相对比较低，但其原料混合效果比较差，发泡质量不稳定，生产效率低，故障率高，且生产过程浪费大;而高压发泡机是由两台柱塞泵将两种发泡原料Polyp 1}口Iuxryanate泵到灌注枪头，在枪头中通过高压对射达到完全混合，故高压发泡机较之低压发泡机有更高的性能和更高的生产效率!”。

 

　　本设备适用于桥而聚氨酯喷涂领域。桥而用的双组份聚氨酯涂料的A组份由蓖麻油、甘油、聚丁二烯、分子筛、Can,   Cr203等按比例充分混合制成，B组份为改性MDI  B与A充分混合，立即发生反应，从而制成聚氨醋涂料。涂层常温下数分钟固化，坚硬，能经受至少1h /200℃的高温，附着力良好，特别是疏水性与抗潮性优良，因而可大大减少涂层内产生的气泡。主要用于外表涂料，特别是混凝土表而涂装，可经受因车辆通行、气候、温度等变化产生的应力，特别适用于桥而有沥青的混凝土桥盖板涂料。

 

　　在聚氨酯发泡过程中，温度和压力是两个关键量。压力过低时双组份不能充分混合并且影响发泡速度，过高则对整个设备提出了更高的工艺要求。温度对发泡速度亦有较大的影响，温度过高，反应速度加快，相应地要求其它设备和工艺与之相适应;温度过低，反应变慢、固化时间长，相应地影响生产效率!’一3，。因此在设计过程中根据工艺要求温度必须控制在(65士1)℃的范围内。本设计中压力可以通过设定气泵每分钟动作次数来改变，具有较高的灵活性;温度控制是通过两个固态继电器来实现的，采用PD控制，具有响应快、稳定性好的优点。

 

　　设计要求为:气泵通过空气压缩机供气，能够通过设置气泵每分钟的动作频率(默认为30n /m州来改变双组份的流量;每个加热器为1所示。

 

　　由6个11}W的加热管并联在一起组成的加热箱，温度能够人为设定，并且能够稳定在设定值(默认为( 65士1) }C )，当外界干扰使温度超出此规定范围时能够迅速恢复，即具有快速响应性。

 

　　控制系统的核心部件采用M SP430系列单片机，它是美国TI公司推出的一款超低功耗功能强大的16位单片机。本系统中采用M SP430F135单片机，它具有16kB的程序存储器，512B的数据存储器，1个高性能的8通道12位A /D转换器，1个温度传感器以及电池低压时的检测电路，2个带有多个捕获此较寄存器的定时器(带多路IMM输出)，1个可实现同步、异步及多址访问的串行接口，1个模拟比较器，数个可实现方向设置及中断功能的并行输入、输出端口等。利用芯片内置的自动扫描功能，A /D转换器可以不需要中央处理器的协助而独立工作，并且将转换后的数据自动存入缓冲区，使中央处理器的工作负担大为减轻。

 

　　在计算机控制系统中，使用的是数字PID控制器，数字PID控制算法通常分为位置式PID控制算法和增量式PID控制算法。本设计中采用的是位置式。由于计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量，故需要将式(1)进行离散化处理。用一系列的采样时刻点kT代表连续时间4以和式代替积分，以增量代替微分，则可作如下近似变换:

 

　　改进的单神经元温度控制器

 

　　本系统由于压力大，组份流量快，故要求温度动态性能好，稳态精度高，而且压力可调会造成系统存在参数时变和负载扰动等被控对象的非线性特性等不确定因素。因此理想的控制策略不仅要求能满足上述动态和静态性能，而且还应该具有抑制各种非线性因素对系统的影响。使用传统的控制算法P ID是很难满足上述要求的。近年来，神经网络的研究引起了控制界的高度重视，单神经元是zui基本的控制部件，它只有一个神经元，结构简单，学习

 

　　M SP430是一款性价比很高的单片机，其丰富的片内硬件资源使系统的外围电路大大简化，为系统设计带来了极大的方便，其12位高精度AD转换器保证了本设计中温度的高质量控制。实践证明，基于M SP430的双组份高压聚氨醋发泡机具有控制准确、操作简单、故障率低等优点，具有很好的应用前景。