微型计算机工业炉温度控制系统设计,工业加热炉温度控制系统设计.doc

工业加热炉温度控制系统设计.doc

工业加热炉温度控制系统设计

0引 言

在科学技术日新月异的今天，工艺精度、产品质量的提高对于工业加热炉温度控制系统的要求日益增强。对工业加热炉的工作进行监视及 警，温度值是加热炉随着加热的需要随时变化进行控制的重要参数。但目前国内绝大多数工业还是采用加湿机等设备通过人工来控制加热炉的温度，很难达到最佳控制效果的，同时也无法进行温度数据的自动记录与时事管理。因此，工业加热炉的温度自动控制系统取代人工完成成为了一种刻不容缓的需要，工业加热炉的温度自动控制系统也是在这种需求的驱动下被开发和实现的，并且达到了温度控制、声音 警的要求。

由于工业加热炉的温度控制系统和 警自动监控器系统均采用电能作能源，因而可以通过对输入功率的控制，达到对温度、声音 警的控制。利用简单的单片机芯片组实现系统的控制功能，能够实现并满足系统的需要，又在经济上节约了支出，避免了系统小功能浪费的现象。

经过深入调查和认真分析本系统是一个二级计算机测控系统。现场计算机承担各个加热炉的温度实时检测与控制以及 警监视和 警的任务。控制中心位于中央控制室，负责对现场计算机的工作进行管理，完成实时数据收集、显示系统、打印 表以及对现场计算机的工作状态和温度给定值的设置等工作。位于车间的工作人员值班室的值班机上，平时作为电子表运行。当 警发生时，值班机能以声、显示数据等 警形势指示出 警的加热炉。且当控制总台关机时，值班机能自动上升为主机代替上位机接管通讯系统向控制器发出 警查询控制字。由于单片机的使用，现场计算机的任务也由单片机控制系统的人机接口部分来完成，再通过模数转换通道部分实现对系统的精确控制，最后采用8051单片机

[1][2]为主处理芯片实现对系统进行控制处理。

1

1 工业加热炉温度控制系统

1.1 温度控制系统简介

1.1.1 选题的背景

温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式、燃料、控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等;燃料有煤气、天然气、油、电等;控制方案有直接数字控制(DDC)、推断控制、预测控制、模糊控制、专家控制、鲁棒控制、推理控制等。

温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，并且控制简单方便、测量范围广、精度较高。

工业加热炉的特点有:

1)炉热惯性大

2)温度变化迟缓

3)滞后情况严重

4)时变性

所以当其温度一旦超调就无法用控制手段使其降温，因而很难用数学方法建立精确的模型和确定参数，应用传统的控制理论和方法难以达到理想的控制效果，所以这就迫切要求我们的工业加热炉的温度控制技术得到提高。

1.1.2 选题的意义

随着集成电路技术的发展，单片微型计算机的功能也不断增强，许多高性能的新型机种不断涌现出来。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。

同样我们在这次设计中也利用了计算机软件的作用。在第二章将详细介绍硬件的选择

2

和特性，在第三章里将介绍控制器的设计的原理，在第四章里介绍工业加热炉的软件设计过程，并用汇编语言将其编制。

1.2 温度控制系统的功能介绍

1.2.1 系统模块

在工业生产中, 对温度控制系统的要求主要是保证炉温按规定的温度工艺曲线变化、超调小或者无超调、稳定性好、 不振荡, 但对系统的快速性要求不高。所以在本次设计中将有以下主要模块:

1)温度检测模块

)温度信 变换模块 2

3)温度显示模块

4)温度控制模块

5) 警装置

在通常情况下，CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储)、ROM(程序存储)、输入/输出设备(例如:串行口、并行输出口等)，可以组成一台能够工作的计算机。有些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如A/D、D/A等。例如在本设计系统中，采用

[3]了许多附加控制驱动电路芯片来达到上述模块功能。

1.2.2温度控制系统原理分析

在工业生产中, 对温度控制系统的要求主要是保证炉温按规定的温度工艺曲线变化、 超调小或者无超调、 稳定性好、不振荡， 至于系统的快速性要求则不高。以下浅析温度控制系统设计过程及其实现方法。热电偶将炉温变换为模拟电压信 , 经低通滤波滤掉干扰信

相关资源：基于WinCC组态软件的加热炉炉温优化与仿真研究_winCC实现加热炉…