计算机炉温控制系统设计

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基于单片机的炉温温度控制系统设计

摘要在工业生产过程中，往往需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉的温度进行检测和调节，因此需要一种合适的系统对其温度进行精确控制。

由于单片机具有低功耗、高性能、可靠性好、易于产品化等特点，因此采用单片机对温度进行控制不仅节约成本，控制方法灵活多样，并且可以达到较高的控制精度，从而能够大大提高产品的质量，因此单片机被广泛应用在中小型控制系统中。

自动控制技术尤其是温度控制技术在国内外得到广泛的应用和发展。

时滞效应始终困扰着其实际应用，为此人们发明了多种控制方法来解决时滞问题，例如比例控制方式、DDC控制方式。

本文将针对一种温度控制方式进行学习，并设计一个以AT89S52单片机为核心、利用新型集成化智能1-Wire总线数字温度传感器DS18B20实现的温度采集控制系统，同时还阐述了直接数字控制（DDC）控制算法。

本系统按照模块化程序设计思想，完成了对系统软件部分的设计，给出了各个功能模块的设计思想和流程图。

温度采集控制系统不但能够准确地进行温度数据的采样转换，稳定进行升温、恒温的控制过程，而且可以记录温度—时间对应关系，并以现今广泛使用的液晶显示器作为输出设备，使数据读取更加直观。

现场仿真表明，该系统在测试过程中工作稳定，满足设计要求。

本设计采用以8位AT89S52单片机作为系统的CPU。

使用电加热器升温，配合键盘输入，液晶显示器显示。

具有硬件结构简单、人机界面友善、管理功能健全、系统可靠性高、记录数据准确、使用维护方便等优点。

关键字：温度采集系统；单片机；DS18B20；温度控制The Design of Furnace Temperature Control System Based onSingle Chip MicrocomputerAbstractIn the industrial production process, often require various types of furnace, heat treatment furnace, reactor temperature detection and regulation, so it needs a proper system of precise control of its temperature. as low power consumption single chip, high performance, reliability, easy-to-market commodity and so on, so to control the temperature using SCM not only save on cost, control method of flexible and diverse, and can achieve higher precision, which can greatly enhance the quality of the product, so SCM is widely used in the Small control system.The automatic control technique is a temperature particularly controls technique at domestic and international get the extensive application with develop. Time postpone effect perplex always in fact on the occasion of applied, for this person invents various controls method to resolve the problem of Time postpone. This paper introduces a design of temperature data acquisition system based on single-chip AT89S52. The system collects temperature data through 1-Wire Digital Thermometer DS18B20, and the control algorithm of DDC parameters is presented.This system according to mold a design for turning procedure design toughing, completing to system software part of designs, giving each function mold piece thought with flow chart. A function temperature control system can proceed accurately the data adopts the kind converts, stabilizing the proceeding heat, the control process of the constant temperature, and can satisfy completely to the request of the system accuracy. and can show them to the operators by the way of the Liquid Crystal Display. This system used the present the usage the LCD and actions output equipments, make data kept the view more. The results of the simulation show that the system works stably and meets the expected design requirements.The temperature data acquisition and control system adoption with 8 bit AT89S52 single a machine for system CPU. The usage electricity heating apparatus heats, matching with the keyboard importation, displays with the LCD. It has simple structure, high system reliability, and the data recorded are reliable and the operation and maintenance are convenient.Key words: temperature data acquisition system; single-chip; DS18B20; temperature control目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 选题的目的和意义 (2)1.3 炉温控制的国内外研究现状及发展趋势 (2)1.4 本系统的任务和本文的主要内容 (4)2 系统总体分析与设计 (5)2.1 系统方案选择 (5)2.1.1 主控芯片单片机的选型 (5)2.1.2 温度传感器的选择 (5)2.2 系统的组成和工作原理 (6)2.3 系统主要元件介绍 (7)2.3.1 AT89S52单片机简介 (7)2.3.2 1602液晶显示器 (10)2.3.3 DS18B20数字温度传感器 (14)2.3.4 固态继电器 (18)2.4 本章小结 (19)3 硬件系统设计 (20)3.1 单片机的最小应用系统 (20)3.2 温度采集转换系统 (21)3.3 升温驱动控制系统 (22)3.4 键盘显示系统 (23)3.5 报警系统 (25)3.6 系统电源模块 (26)3.7 本章小结 (27)4 软件系统设计 (28)4.1 软件总体设计 (28)4.2 系统初始化函数 (29)4.3 控制函数 (30)4.4 读温度子程序 (31)4.5 键盘显示函数 (32)4.6 时间函数 (33)4.7 本章小结 (34)5 系统的调试与仿真 (35)5.1 软件调试 (35)5.2 硬件调试 (36)5.3 本章小结 (37)6 结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录1 (1)附录2 (18)1 绪论1.1 课题背景及时准确地得到温度信息并对其进行适时的控制，在许多工业场合中都是重要的环节。

实验八炉温控制系统的设计

实验八炉温控制系统的设计一、设计目的1、了解被控对象数学模型建立的方法；2、掌握PID 控制的基本原理； 4、掌握PID 参数整定的两种方法；3、掌握Matlab/Simulink 在控制系统设计中的应用。

二、设计要求电炉是一个特性参数随炉温变化的被控对象，炉温控制具有单向性、大惯性、大滞后、时变性的特点。

设计PID 控制器，当系统处于平衡状态时，通过调节PID 控制器的比例系数p K 、积分时间系数i T 和微分时间D τ，炉温稳定在给定值，从而实现了电炉的温度控制。

三、设计任务3.1电炉数学模型一般将电阻炉视为一阶惯性环节加滞后的对象，其传递函数为s e Ts K s G τ-+=1)(。

其中：T 为电炉的时间常数，T=RC （C 为电炉热容，R 为热阻）；K 为比例系数；τ为纯滞后时间，单位s ；S 为复频域连续函数。

系数T 、K 、S 对于不同的被控对象，其数值有所不同。

现有一台50kW 箱式电阻炉，其T=360、K=8、τ=180s 。

3.2电炉控制系统框图常用电阻炉炉温控制系统如图1所示，其中PID 控制器是应用最广泛、最成熟的一种调节器。

图一电阻炉炉温控制系统 3.3 PID 校正前系统响应分析（要求：采用Matlab/simulink 建立模型，绘制阶跃响应曲线，分析系统是否稳定） 1、 Matlab/simulink 建立模型 2、绘制阶跃响应曲线 3、分析系统是否稳定？3.4 PID 控制器设计PID 控制器的传递函数为)11()(s sT K s G D i p c τ++=，其中，p K 为比例常数，i T 为积分时间常数，D τ为微分时间常数。

一、Ziegler-Nichols 整定---反应曲线法反应曲线法是根据系统在开环状态下的动态特性，估算对象特性参数。

其中K 为控制对象的增益，L 为等效滞后时间，T 为等效时间常数，然后根据表1的经验值选取控制器参数。

综合设计任务书2 《锅炉温度计算机监督控制系统设计》

设计题目：锅炉温度计算机监督控制系统设计
1.设计任务：
为保证生产质量，按工艺要求化工厂的锅炉需保持一定温度，不同的化工过程，其需要保持的温度也不一样。

本设计的任务是，设计一套计算机监督控制系统，可以按需要控制锅炉，控制指令由下位机直接发出，上位机即可以读取下位机数据和系统工作状态，又可以向下位机发出控制指令，改变控制参数。

2.设计要求：
（1）下位机即DDC计算机为宇光AI808P智能调节仪，上位机为PC机，运行MCGS组态软件；执行器为三相可控硅控制的电加热器，系统设备可参照自动化技术实验室有关设备。

（2）工艺过程不断消耗热量，为保持温度平衡，需要启动电加热器加热，系统工作时，温度的正常波动范围为目标值±5℃；
（3）温度目标值可以在40-65℃之间设定。

（4）控制参数可由智能仪表内给定，也可由上位机给定。

（5）由于化学反应速度不同，热量交换速度也不相同，系统须有适当的参数调整以保证完成上述技术指标。

（6）设计报告书需参照《徐州工程学院毕业论文（设计）》模板规定的格式撰写。

要求内容翔实连贯，数据准确可靠，突出技术细节。

3. 设计计划安排：
4.参考资料
[1] AIV7.0人工智能工业调节器使用说明书
[2] MCGS组态软件教程
[3] 过程控制与自动化仪表实验指导书
[4]《过程控制与自动化仪表》教材
[5]《自动控制原理》教材
[6] 自行查找的资料。

炉温控制系统设计

过程控制系统课程设计作者姓名：作者学号：指导教师：学院名称:专业名称：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。

温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。

最为常见的就是工业上使用电阻炉（本课程设计中的电烤箱即为电阻炉）处理和生产工业产品，最基本的要求是要保持炉内温度的恒定，并且在一定的扰动下，炉内的温度经过一定的调节时间能自动恢复正常值，从而保证所生产的产品质量.本设计基于单回路控制系统和PID控制器,使用计算机、铂电阻Pt100、控制箱、加热炉体和“组态王"软件设计电烤箱的炉温控制系统，使炉内温度基本保持在80℃不变，完成了系统所用到的设备的选型和组装接线，利用“组态王”软件编制上位机监控软件对炉内温度的采集和显示。

文中首先介绍了设计的背景和要求，接着对单回路控制系统做了简单的介绍，大致描述了通过组态王编制采集并绘制温度与时间曲线的步骤，并且介绍了整定PID控制器参数的步骤和结果，最终完成了利用单回路控制系统设计基于电烤箱的炉温控制系统，使其炉内温度经过一定的过渡过程始终维持在80℃。

关键词:电烤箱,单回路控制系统，PID控制，“组态王”软件，Pt100热电阻，CD901智能控制仪表，交流固态继电器摘要 (I)目录 (1)第一章引言 (3)1.1设计目的 (3)1。

2 设计背景及意义 (3)1。

3 设计任务及要求 (4)第二章单回路控制系统 (5)2.1 单回路控制系统简介 (5)2。

2 单回路控制系统的设计 (5)2。

2。

1 被控变量的选择 (6)2.2.2 操纵变量(控制参数）的选择 (6)2.2。

3测量变送问题和执行器的选择 (7)第三章硬件电路设计及原理 (8)3.1 系统设计 (8)3。

1。

1 方案论述 (8)3.1.2 系统原理图及工作原理 (9)3。

2 智能控制仪表设计 (10)3。

2.1 规格型号说明 (10)3。

课程设计炉温控制系统的设计

课程设计--炉温控制系统的设计二○一三～二○一四学年第一学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：计算机控制与接口技术课程设计班级：学号：姓名：指导教师：二○一三年十一月一、设计题目和设计要求1.设计题目炉温控制系统的设计2.设计任务和要求设计一个炉温控制系统，对象的传递函数： s e s s G 021158)(-+=，炉子为电炉结构，单相交流220V 供电。

温度设定值：室温~100℃，可以任意调节。

要求： (1) 画出电路原理图，包括：给定值、反馈、显示的电路及主电路； (2) 阐述电路的工作原理；(3) 采用对象为大滞后的算法，求出u(k); (4) 定出闭环数学控制的程序框图。

二、设计任务分析（一）系统设计：在工业化生产中，需要有大量的加热设备，如用于熔化金属的坩埚炉、用于热处理的加热炉，以及各种不同用途的反应炉，加热炉，温度控制成为制约工业发展的重要环节。

随着计算机技术的不断发展，用于工业生产中炉温控制的微机控制系统更加成熟。

实践证明，它具有功能强、精度高，经济性好的特点，无论在提高产品质量还是产品数量，能源环保，还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。

该系统以MCS-51单片机为核心构成一个炉温控制系统，该系统具有对电炉温度的实时控制，定时检测和调节，温度数据显示并打印，存储必要的信息等功能。

由外部操作键盘，输入给定数值，进行相应的参数设定，并可以根据需要进行手动、自动之间的切换。

本系统主要由单片机应用系统主机板、晶闸管主电路及电气控制、温度检测与信号放大模块、数字控制与同步触发模块等部分组成。

单片机应用系统主机板采用模块式结构，功口线和各信号设计成总线形式，应用系统的各部分都通过总线插座方便地与单片机接口。

Ⅰ.典型的反馈式温度控制系统通常由下图（a ）所示的几部分组成，其中调节器由微型机来完成。

图a 单片机炉温控制系统结构图Ⅱ.给定信号如何给计算机温度给定值可以通过计算机键盘输入（键盘与单片机连接），也可以通过数学表达式由程序自动设定，还可以用拨码盘，一般拨码盘常用于过程控制的控制柜（化工企业）。

(毕业设计)电炉控温系统设计[管理资料]

电炉控温系统设计白荣腾摘要本论文介绍了以AT89S52单片机为核心的温控系统设计，采用温度传感器和固体继电器控温电路，实现对电炉温度的控制。

采用基于PWM控制的温控系统的设计和实现方法，采用5档控制:最大档、较大档、中间档、较小档、最小档,控制方法简单实用。

温控系统由AT89S52单片机、行列式操作键盘、显示、继电器控温电路等部分组成，使用AT89S52单片机对温度进行实时的检测和控制，显示电路采用74164芯片进行动态扫描，能够同时显示当前温度和设定温度值。

本设计介绍的单片机温控系统的主要内容包括：系统方案、硬件设计、软件设计及系统调试，并配有必要的流程图和电路图,从硬件和软件方面做了较详尽的阐述。

温控系统经过调试运行，可对电炉温度进行控制，工作稳定可靠，实现控制精度的要求，可使温度保持在设定值，具有硬件成本低、控温精度较高、可靠性好等优点。

关键词：电炉；温度控制；单片机；固体继电器AbstractThis paper introduces a temperature control system that is based on the AT89S52 single-chip microcomputer,and the temperature control of electric furnace is realized by temperature sensor and a temperature control circuit of solid state relay. The design and implementation of the temperature control system based on PWM control uses five different scopes : the biggest scope, the bigger scope, the center scope, the smaller scope, minimum scope, and controlling method is simple and temperature control system consists of AT89S52 single-chip microcomputer, cortege type keyboard unit , display unit and temperature control circuit of solid state relay，using microprocessor AT89S52 to collect and control temperature in real time.The temperature control system based on Single-Chip Microcomputer is described in the article including system scheme, hardware and software system testing ,and it also goes with debug routine, essential flow chart and circuit this part , The hardware composition and software design are described in detail parameters．The temperature control system can control the temperature of electric furnace with debugging ,and make it keep in the enacted control system has such advantages as low cost、high control accuracy、good reliability and so on.Keywords：Electric furnace ;Temperature control; Single-Chip Microcomputer ;Solid state relay目录摘要 (I)Abstract (II)0前言 (5) (5) (6) (7)1系统硬件设计 (8) (8) (9) (10)固体继电器及其驱动电路 (14)固体继电器介绍 (14) (14) (15) (15) (17)按键控制电路 (17)2系统软件结构设计 (17) (19) (20) (22)3系统调试 (23) (23) (24)总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录A 系统设计原理图 (28)附录B 系统实物图 (29)附录C 系统程序 (30)附录D 英文文献1原文 (34)附录E 英文文献1翻译 (38)附录F 英文文献2原文 (42)附录G 英文文献2翻译 (44)附件1 毕业设计任务书 (47)附件2 开题报告 (48)附件3 验收登记表 (54)附件4 答辩记录表 (55)附件5 评语表 (56)0前言温度作为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。

炉温控制实验报告——计算机控制系统课程实验

《计算机控制系统》实验报告实验一炉温控制实验一、实验目的：1．了解温度控制系统的特点。

2．研究采样周期T对系统特性的影响。

3．研究大时间常数系统PID控制器的参数的整定方法。

二、实验仪器：1．EL-AT-II型计算机控制系统实验箱一台2．PC计算机一台3．炉温控制实验对象一台三、炉温控制的基本原理：1．系统结构图示于图1－1。

图1－1 系统结构图图中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds）Gh（s）=（1－e-TS）/sG p（s）=1/（Ts+1）2．系统的基本工作原理整个炉温控制系统由两大部分组成，第一部分由计算机和A/D&D/A卡组成，主要完成温度采集、PID运算、产生控制可控硅的触发脉冲，第二部分由传感器信号放大，同步脉冲形成，以及可控硅对电热炉的控制等组，第二部分电路原理图见附录一。

炉温控制的基本原理是：改变控制可控硅导通的占空比，即改变电热炉加热丝两端的有效电压，有效电压的可在0～140V内变化。

温度传感是通过一只热敏电阻及其放大电路组成的，温度越高其输出电压越小。

外部LED灯的闪耀表示系统正在加热，如果炉温温度低于设定温度值则可控硅导通系统加热，否则系统停止加热，炉温自然冷却到设定值。

3．PID递推算法：如果PID调节器输入信号为e（t），其输送信号为u（t）,则离散的递推算法如下：Uk=Kpek+Kiek2+Kd(ek-ek-1),其中ek2是误差累积和。

四、实验步骤：1．启动计算机，在桌面双击图标 [Computerctrl]或在计算机程序组中运行[Computerctrl]软件。

2．测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。

如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。

3．20芯的扁平电缆连接实验箱和炉温控制对象，检查无误后，接通实验箱和炉温控制的电源。

闭环控制4．选中[实验课题→炉温控制实验→闭环控制实验]菜单项,鼠标单击将弹出参数设置窗口。

在参数设置窗口设置炉温控制对象的给定温度以及Ki、Kp、Kd值，点击确认在观察窗口观测系统响应曲线。

炉温控制系统PLC

炉温控制系统PLC概述炉温控制系统是指通过PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）来实现对工业炉温度的自动控制的系统。

PLC是一种专门用于工业自动化控制的计算机设备，具有可编程、可集成、可靠性高等特点，被广泛应用于各种工业控制系统中。

系统组成炉温控制系统PLC主要由以下几个组成部分组成：1. PLC控制器PLC控制器是炉温控制系统的核心部件，它负责接收各种传感器信号，经过逻辑运算后输出控制信号，实现对炉温的控制。

PLC控制器一般具有多个输入和多个输出，可以与各种传感器和执行器进行连接。

2. 炉温传感器炉温传感器用于测量炉膛中的温度，并将测量结果发送给PLC控制器。

常见的炉温传感器包括热电偶传感器、热电阻传感器等。

根据不同的应用场景和要求，可以选择不同类型的炉温传感器。

3. 控制执行器控制执行器是根据PLC控制器的输出信号，对炉温进行调节的设备。

常见的控制执行器包括电磁阀、变频器、电机等。

通过控制执行器的开启和关闭，调节燃烧器的火力大小，从而达到炉温的控制。

4. 输入输出模块输入输出模块用于将外部信号与PLC控制器进行连接，主要负责将传感器测量的温度信号输入到PLC控制器中，并将PLC控制器的输出信号转化为对控制执行器的控制。

输入输出模块通常具有多个通道，可以实现多种传感器和执行器的连接。

5. 人机界面人机界面用于与PLC控制器进行交互，通常通过触摸屏、按钮等实现。

人机界面可以显示炉温的实时数据、报警信息等，并可以进行参数设定、控制状态的切换等操作。

系统工作原理炉温控制系统PLC的工作原理如下：1.PLC控制器不断接收炉温传感器的信号，获取炉膛的实时温度。

2.PLC控制器与输入输出模块进行通信，将炉温数据输入到PLC控制器中。

3.PLC控制器通过预设的控制算法，对炉温进行处理，并输出控制信号。

4.控制信号通过输出模块传输到相应的控制执行器上，控制执行器调节燃烧器火力大小，改变炉温。

炉温控制系统的设计

基于51单片机炉温控制系统设计摘要随着电子技术的飞速发展，单片机在国民经济生产各行业发挥了重要的作用。

它因为集成度高、体积小、运行可靠、应用灵活、价格低、面向控制等特点得到了广大工程技术人员和客户的好评。

在温度控制方面，单片机能够代替常规的模拟调节器。

本文主要设计了单片机炉温控制系统硬件电路和软件程序。

系统具工作可靠、实时性强等特点，满足控制精度的要求。

本着在满足系统性能要求的前提下，尽可能的减少硬件成本。

本文主要涉及到控制系统的硬件设计和单片机的控制软件编程。

本系统选用AD590对炉温进行检测，并且选用 OP07低漂移高精度前置放大器，对信号进行放大。

在PCF8951完成数模转换之后，8051单片机对数据进行处理。

采用分段方法控制三台电阻炉温度。

人机接口电路部分能实现温度设定、温度显示、超温报警等功能。

本设计对温度的调节时间不做说明。

本文重点介绍硬件的选取与接口电路的设计、模拟量输入通道和开关量输出通道的设计以及相应算法的软件程序编程。

关键词：单片机；炉温控制；接口电路AbstractWith the rapid development of electronic technology,Single-chip production of various sectors in the national economy played an important role. It is because of the high integration, small volume, reliable operation, flexible, low price and application for control of the engineering characteristics of technical staff and customers. In temperature control,SCM can replace conventional analog regulator.This paper designs the temperature control system of microcontroller hardware circuit and software program. With reliable work, real-time system as the control accuracy requirements. Based on system performance requirements in the premise, reduce cost of hardware. This paper involves controlling system of hardware design and the SCM control software programming. This system choose AD590 thermocouple to test temperature and choose OP07 low drift of preamplifier to amplifiy signal. In PCF8591 complete digital-to-analog 8051 single chip microcomputer, after processing of data. Segmentation control algorithm of three resistance furnace temperature. Can realize human-machine interface circuit of the temperature setting, temperature display, and overtemperature alarm etc. The design of temperature regulation time to do that. This paper introduces the hardware design of interface circuit and analog input channel, and channel of switching output corresponding algorithm and the design of software programming.Key words: SCM;Temperature control;Interface circuit目录第一章引言 (1)第二章单片机在炉温控制中的应用 (2)2.1单片机与炉温控制系统 (2)2.1.1 单片机在温度控制系统的应用 (2)2.1.2 单片机在本设计中应用 (2)2.2炉温控制的发展 (3)2.2.1 炉温控制的发展现状与方向 (3)2.2.2 炉温控制技术发展趋势 (3)第三章炉温控制系统总体设计 (5)3.1单片机控制系统设计 (5)3.1.1 系统硬件设计 (5)3.1.2 系统软件设计 (5)第四章处理器的选用 (7)4.1MCS-51单片机 (7)4.1.1 MCS-51单片机内部结构及引脚 (7)4.1.2 MCS-51单片机的复位 (10)4.3单片机炉温控制系统主机系统的设计 (10)第五章人机接口电路设计 (11)5.1温度设定电路设计 (11)5.1.1数字拨码盘 (11)5.2LED显示电路设计 (11)5.2.1显示管与单片机的接口设计 (11)5.3报警接口设计 (12)5.3.1 警报器 (12)第六章过程通道设计 (14)6.1模拟量输入通道 (14)6.1.1 模拟量输入通道的组成和特点 (14)6.1.2模拟量输入通道的设计 (15)6.2器件的选择 (16)6.2.1放大器的选择 (16)6.2.2 传感器的选择 (16)6.2.3 模拟开关的选择 (16)6.2.4 逐次逼近式ADC (17)6.3开关量输出通道 (18)6.3.1开关量输出通道的构成及特点 (18)6.3.2开关量输出通道的设计 (19)6.4器件的选择 (19)6.4．1双向可控硅 (19)6.4.2光电隔离器的选择 (20)第七章单片机炉温PID控制系统软件程序设计 (21)7.1主程序和中断服务子程序设计 (21)7.1.1 主程序设计 (21)7.1.2 定时器T0中断服务子程序 (21)7.2子程序设计 (22)7.2.1 温度检测子程序SAMP设计 (22)7.2.2 数字滤波子程序FILTER设计 (22)7.2.3 温度控制子程序设计 (23)7.2.4 PID子程序设计 (24)总结 (29)参考文献 (30)第一章引言近几年来，我国的工业信息化程度不断加深，温度已成为工业对象控制中一种重要的参数，它是一种常见的过程变量，因为它直接影响发酵、烘烤、煅烧、浓度、蒸馏、挤压成形，空气流动以及结晶等物理和化学过程。

C的电炉温控制系统设计

基于80C51的电炉温度控制系统设计一．绪论电炉在化工、冶金等行业应用广泛，因此温度控制在工业生产和科学研究中具有重要意义。

采用单片机进行炉温控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实意义。

本设计利用单片机的I／O接口，以查询、中断的方式实现温度的实时采集与控制，充分利用CPU的资源空间，简化了测量电路以及程序调试的复杂过程，方便了技术人员在实际中的开发和应用。

二．系统工作原理本系统由单片机80C51、温度采集电路、温度设定键、2位LED 温度显示电路、主电路及其驱动电路等部分组成,采用bang-bang控制策略进行温度控制。

由于系统中采用了新型元件，因此具有功能强、精度高、功耗低、硬件电路简单等特点。

其硬件原理图如图1所示：书上在系统中，利用热敏电阻测得电炉实际温度并转换成电阻值，然后经过温度采集电路转化为电压信号。

该电压信号经过ADC0809转换成与炉温相对应的数字信号进入单片机，单片机进行数据处理后，通过液晶显示器显示温度，同时将温度与设定温度比较，根据设定计算出控制量，根据控制量通过控制继电器的导通和关闭从而控制电阻丝的导通时间，以实现对炉温的控制。

三．系统硬件电路设计（1）80C51单片机80C51引脚封装图如下：后页80C51单片机具有高密度、高速度、低功耗的特点，电平既与TTL电平兼容又与CMOS电平兼容。

基本组成：8位CPU，含布尔处理器时钟电路、总线控制4k字节的程序存储器128字节的数据存储器特殊功能寄存器SFR4个并行I/O口2个16位定时/计数器1个双全工异步串行口中断系统（5个中断源、2个优先级）（2）主电路及其驱动电路电路图如下：后页MOC3061为光电双向可控硅驱动器，由美国摩托罗拉公司推出，该器件大大加强了静态能力保证了电感负载的稳定的开关性能，由于输入输出采用光电隔离，绝缘电压高达7500v表一moc3061极限参数参数数值单位红外发光二极管反向电压 6 V正向连续电流60 mA总功耗120 mW输出驱动截止状态端电压600 V峰值重复浪涌电流 1 A总功耗150 mW整个器件绝缘电压7500 V总功耗250 mW结温范围-40—+100工作环境温度范围-40—+85贮存温度-40—+150焊接温度260MOC3061的端口1与单片机P2.0口连接，以实现电炉的加热或保温（3）温度采集电路：电路图如下：最后页恒流源LM317，热敏电阻PT100，运算放大器 ADC0809ADC0809数模转换器结构图：书上ADC0809具有三态锁存器，数据总线直接与单片机数据总线连接。

退火炉计算机温度控制系统设计

题目退火炉计算机温度控制系统设计分院姓名学号专业班级指导教师引言退火炉是一种热处理设备，它把压力容器加热到一定温度并维持一段时间，然后让其自然冷却。

其目的在于消除压力容器的整体压力。

提高压力容器的使用寿命。

温度是退火炉的主要被控变量，是保证其产品质量的一个重要因素。

1 设计要求温度控制系统设计：已知某退火炉，规定额定温度为T，允许误差为△T=±2%，其加热是通过煤气燃烧来实现的，试设计一个计算机温度控制系统来实现炉温控制？并给出系统模型，选用主要元器件，设计控制算法，最后在MATLAB上对系统进行仿真？大概过程：1 设计要求2 要求分析，建立温度控制系统的原理框图3 根据框图给出系统的方块图（包括各个主要组成部分的模型建立，如电机，退火炉（为一阶环节与滞后环节相乘）等）4 选好控制器（单片机），A/D，D/A，传感器，电机等，画出大概电路图5 选定控制算法，给出计算公式，并把具体参数带入到公式中，在MATLAB上建模仿真，分析典型信号的相应特性。

2、退火炉温度控制系统的原理框图退火炉以煤气、空气混合气为辅助燃料，煤气和空气的比例为3:2，炉温的高低直接与混合气的进给量有关，适当调节它的进给量，即恰当地控制混合气的阀门的开启角度就可以控制退火炉的温度高低。

退火炉的结构框图如图1所示。

其工作原理是退火炉温度Tx经传感器、变送器检测、变换的T(t)值，与温度给定值R(t)比较后,两者的偏差值Et(t)经微机数字控制器D(z)分析、运算，输出相应的控制量，驱动执行机构C，调节流量控制阀阀门C的开启角度，改变混合气的进给量。

流量控制阀C图13、退火炉温度控制系统的方块图退火炉温度控制系统的方块图如图2所示其中：H(s)=1st e s -- 1()1sc Ke G s s θτ-=+ ()1D s =R(t)+-ET(t)ET(z)Uc(z)图24、退火炉温度控制系统的控制算法分析“温度”的表现，可以用纯滞后一阶惯性环节来描述，即1()'()*()*11sc c Ke G s G s D s s θτ-==+式中：Gc(s) ——煤气退火炉的传递函数；D(s) ——比例环节取1；K ——比例系数；θ——纯滞后时间；τ1——时间常数。

炉温的单闭环控制系统的设计

过程控制系统课程设计设计题目：炉温的单闭环控制系统的设计摘要温度是工业对象中一种重要的参数，特别在冶金、化工、机械各类工业中，广泛使用各种加热炉、热处理炉和反应炉等。

由于炉子的种类不同，因此所采用的加热方法及燃料也不同，如煤气、天然气、油和电等。

但是就其控制系统本身的动态特性来说，基本上属于一阶纯滞后环节，因而在控制算法上亦基本相同。

随着社会的发展，在生活和工业中已经广泛的使用温度控制，而现代化炉温控制已经开始自动化PID控制时代了。

控制炉温恒定是满足生产、提高效率和节能减耗的关键技术，其具有很多优势，能够进一步提高控制精度，同时使得加热时间大大降低，不短提高能源的利用，因此也是越来越受到重视。

为了更好的确保加热炉的安全运行，因此加强炉温控制系统的设计与实现的研究非常有必要。

基于此本文分析了基于PID算法的炉温控制系统的设计与实现。

关键词：比例；积分；微分；炉温控制目录摘要 (I)一、概述 (1)二、课程设计任务及要求 (2)2.1 设计任务 (2)2.2 设计要求 (2)三、理论设计 (3)3.1方案论证 (3)3.2 系统设计 (3)3.3炉温控制系统硬件工作原理 (6)3.3.1前向通道工作过程 (6)3.3.2 反馈通道工作过程 (6)四、系统设计 (7)4.1 PID算法设计 (7)4.2软件设计 (9)4.2.1 画面的制作 (9)4.2.2 建立数据词典 (10)4.2.3 建立动画连接 (11)五、调试过程与结果 (12)5.1 调解P参数 (12)5.2 调节I参数 (13)5.3 调节D参数 (14)5.4 综合调试P、I、D三个参数 (15)六、实验中所用仪器设备清单 (16)七、收获与体会 (20)一、概述近年来随着热处理工艺广泛应用于加工过程,热处理中温度的控制精度和控制规律的优劣直接影响到热处理工艺的好坏。

电阻炉是热处理工艺中应用最多的加热设备,研究电阻炉温度控制方法具有重要意义。

课程设计--炉温控制系统的设计

温度设定值：室温~100℃，可以任意调节。

随着计算机技术的不断发展，用于工业生产中炉温控制的微机控制系统更加成熟。

由外部操作键盘，输入给定数值，进行相应的参数设定，并可以根据需要进行手动、自动之间的切换。

本系统主要由单片机应用系统主机板、晶闸管主电路及电气控制、温度检测与信号放大模块、数字控制与同步触发模块等部分组成。

单片机应用系统主机板采用模块式结构，功口线和各信号设计成总线形式，应用系统的各部分都通过总线插座方便地与单片机接口。

Ⅰ.典型的反馈式温度控制系统通常由下图（a ）所示的几部分组成，其中调节器由微型机来完成。

计算机控制系统-炉温控制

炉温控制技术指标设计一个基于闭环直接数字控制算法的电阻炉温度控制系统具体化技术指标如下：1.电阻炉温度控制在0~500℃；2. 加热过程中恒温控制，误差为±2℃；3. LED实时显示系统温度，用键盘输入温度，精度为1℃；4. 采用直接数字控制算法，要求误差小，平稳性好；5. 温度超出预置温度±5℃时发出报警。

控制器算法:PID调节是连续系统中技术最成熟的、应用最广泛的一种控制算方法。

它结构灵活，不仅可以用常规的PID调节，而且可以根据系统的要求，采用各种PID 的变型，如PI、PD控制及改进的PID控制等. 所以该系统采用PID控制算法。

系统的结构框图如图3-1所示：系统的硬件包括微控制器部分（主机）、温度检测、温度控制、人机对话（键盘/显示/报警）4个主要部分，系统的结构框图如图4-1所示。

系统程序采用模块化设计方法，程序有主程序、中断服务子程序和各功能模块程序组成，各功能模块可直接调用。

系统硬件设计：温度检测电路温度检测电路包括温度传感器、变送器和A/D转换三部分。

传感器选用型号为WZB-003的铂热电阻，可满足本系统0~500℃测量范围的要求。

变送器将电阻信号转换成与温度成正比的电压，当温度在0~500℃时变送器输出0~4.9v 左右的电压。

A/D转换可采用ADC0809进行，亦可采用单片机内部A/D功能进行。

电路设计好后调整变送器的输出，使0~500℃的温度变化对应于0~4.9v的输出，则A/D转换对应的数字量位00H~FAH,即0~250，转换结果乘以2正好是温度值。

用这种方法一方面可以减少标度变换的工作量，另一方面还可以避免标度变换带来的计算误差。

温度控制电路：控制电路采用可控硅来实现，双向可控硅SCR和电路电阻丝串接在交流220V市电回路中，单片机信号通过光电隔离器和驱动电路送到可控硅的控制端，由端口的高低电平来控制可控硅的导通与断开，从而控制电阻丝的通电加热时间。

8kW电加热炉温度控制系统设计计算机控制蔡林志

8kW电加热炉温度控制系统设计(计算机控制-蔡林志)辽宁工业大学计算机控制技术课程设计（论文）题目： 8kW电加热炉温度控制系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：自动化091学号： 090302020学生姓名：蔡林志指导教师：（签字）起止时间： 2012.12.19-2012.12.28课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。

对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象，很难用数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。

电加热炉加热温度的改变是由上、下两组炉丝的供电功率来调节的，它们分别由两套晶闸管调功器供电。

调功器的输出功率由改变过零触发器的给定电压来调节，本设计以AT89C51单片机为控制核心，输入通道使用AD590传感器检测温度，测量变送传给ADC0809进行A/D转换，输出通道驱动执行结构过零触发器，从而加热电炉丝。

本系统采用达林控制算法，将温度控制在50～350℃范围内，并能够实时显示当前温度值。

关键词：温度；AT89C51；达林控制算法；AEDK-labACT目录第1章绪论 (1)第2章课程设计的方案 (2)2.1概述 (2)2.2系统组成总体结构 (2)第3章硬件设计 (3)3.1器件选择 (3)3.2控制器 (3)3.3电源部分 (3)3.4输入通道设计 (4)3.4.1温度检测电路 (4)3.4.2A/D转换电路 (4)3.5输出通道设计 (4)3.6显示电路及按键电路 (5)3.7电加热炉温度控制系统原理图 (5)第4章软件设计 (7)4.1系统的软件设计 (7)4.2达林控制算法设计 (8)4.3温度及电压关系 (8)4.4达林控制算法程序 (10)第5章系统测试及分析/实验数据及分析 (12)第6章课程设计总结 (13)参考文献 (15)第1章绪论随着微电子技术和微型计算机的迅猛发展，微机测量和控制技术以其逻辑简单、控制灵活、使用方便及性能价格比高的优点得到了广泛的应用。

计算机控制技术课程设计-炉温控制系统

图 3 单片机的最小系统
3) 模拟量给定输入在本系统中，被控温度要求在 0~100℃任意调节，在这里采用模拟量给定。 0~5V 则对应 0~100 的温度预设置。通过电位器来实现电位在 0~5V 的调节。通过 STC12C2052 单片机的 AD 模块将模拟信号转换成数字信号送到单片机内部处理。
8 e 20 s ，设采样周期为 T=10s，期望的闭 15s 1
6
计算机控制与接口技术课程设计环传递函数的一阶惯性环节的时间常数为 10s。即 N=2，可以求出系统的期望的闭环脉冲传递函数
(z ) 0.6321z-3 1 - 0.3679z 1
被控对象为纯滞后的一阶惯性环节
G(z )
3.8928z-3 1 - 0.5134z 1
因此系统的数字控制器的传递函数为
D(z )
即
0.1624 - 0.0834z-1 1 - 0.3679z 1 0.6321z 3
U (z ) 0.1624 - 0.7743z -1 - 0.2848z -2 - 0.0021z -3 - 0.4902z -4 ......
二○一三～二○一四学年第一学期
信息科学与工程学院
课程设计报告书
课程名称：计算机控制与接口技术课程设计班级：自动化0902 班学号： 200904134064 姓名：指导教师：二○一二年十二月
三、课题分析
在这里要求使用单片机系统实现对单相交流电炉温度闭环控制。温度控制带有显著的滞后性，传统的控制系统不能理想地满足控制性能指标，所以采用计算机控制技术来实现较好的控制效果。由于控制任务单一，并且需要在控制电路中用到 A/D 转换模块，所以这里采用 STC12C2052AD 系列的增加型 51 单片机来完成控制目标。首先需要设计硬件电路，包括 51 单片机的最小系统、温度采集电路、模拟的输入给定电路，实时温度数值显示电路和电炉的调温电路。还需要考虑的是单片机系统的电源供应，这里由于涉及到了交流强电系统，所以直接用 220V 的交流电实现直流稳压电源。接着实现软件部分，考虑到温度的大滞后环节，程序中采用大林算法。为了方便程序对算法的实现，直接采用 C 语言编程而

自动炉温控制系统设计

（作者单位：漯河技师学院）自动炉温控制系统设计◎安林艳在工农业生产或科学实验中，温度是极为普遍又极为重要的热工参数之一。

为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度，节约能源，对加热用的各种电炉要求在一定条件下保持恒温，不能随电源电压波动或炉内物体而变化；或者要求有的电炉的炉温根据工艺条件，按照某个指定的升温或保温规律而变化。

随着单片机技术的发展，其运行功能不断增强，运行速度不断提高，所以选用单片机作为自动炉温控制系统的处理器，完成自动炉温控制系统设计。

一、主要器件的使用和介绍1.单片机。

在这个系统中，单片机处于核心地位，是构成单片机系统的硬件和软件的基础。

本系统选用AT89C52单片机，其具有并行8K 可编程的非易失性FLASH 程序存储器。

要实现对器件串行在系统编程（ISP ）和在应用中编程（IAP ），该系列单片机是80C51微控制器的派生器件是采用先进CMOS 工艺制造的8位微控制器指令系统与80C51完全相同。

2.D AC0832芯片。

该芯片具有两个输入数据寄存器的8位DAC，能直接与MCS51单片机接口，分辨率为8位，电流稳定时间1us ﹑，可单缓冲双缓冲或直接数字输入，只需在满量程下调整其线性度，单一电源供电（+5V ～+15V ），低功耗，200mW。

DAC0832是微处理器兼容型D/A 转换器，可以充分利用微处理器的控制力实现对D/A 转换的控制；有两级锁存控制功能，能够实现多通道D/A 的同步转换输出；DAC0832内部无参考电压源；须外接参考电压源；DAC0832为电流输出型D/A 转换器，要获得模拟电压输出是，需要外加转换电路。

3.A DC0804。

采用ADC0804将输入的模拟信号转换成数字信号。

提供给微处理器（本系统中的单片机），作为温度依据。

ADC0804具有8位COMS 逐次逼近型的A/D 转换器，三态锁定输出，存取时间135us，8位分辨率，转换时100us，总误差±1LSB，工作温度：ADC0804LCN———0℃----+70℃，ADC0804LCD———--40℃----+85℃。

计算机控制课程设计-基于PID算法电加热炉温度控制系统设计

成绩《计算机控制技术》课程设计题目：基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计班级：自动化09-1姓名：学号:2013 年 1 月 1 日基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计摘要：电加热炉控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。

本设计采用PID算法进行温度控制，使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个延迟环节和一个惯性环节相串联来实现温度的较为精确的控制.电加热炉加热温度的改变是由上、下两组炉丝的供电功率来调节的，它们分别由两套晶闸管调功器供电.调功器的输出功率由改变过零触发器的给定电压来调节,本设计以AT89C51单片机为控制核心,输入通道使用AD590传感器检测温度，测量变送传给ADC0809进行A/D转换,输出通道驱动执行结构过零触发器，从而加热电炉丝。

本系统PID算法，将温度控制在50~350℃范围内,并能够实时显示当前温度值。

关键词：电加热炉；PID ; 功率；温度控制；1.课程设计方案1.1 系统组成中体结构电加热炉温度控制系统原理图如下，主要由温度检测电路、A/D转换电路、驱动执行电路、显示电路及按键电路等组成。

系统采用可控硅交流调压器，输出不同的电压控制电阻炉温度的大小,温度通过热电偶检测，再经过变送器变成0 - 5 V 的电压信号送入A/D 转换器使之变成数字量,此数字量通过接口送到微机,这是模拟量输入通道。

2.控制系统的建模和数字控制器设计2.1 数字PID控制算法在电子数字计算机直接数字控制系统中，PID控制器是通过计算机PID控制算法程序实现的.计算机直接数字控制系统大多数是采样—数据控制系统。

进入计算机的连续-时间信号，必须经过采样和整量化后，变成数字量,方能进入计算机的存贮器和寄存器,而在数字计算机中的计算和处理，不论是积分还是微分，只能用数值计算去逼近.在数字计算机中，PID 控制规律的实现，也必须用数值逼近的方法.当采样周期相当短时，用求和代替积分，用差商代替微商,使PID 算法离散化，将描述连续时间PID 算法的微分方程,变为描述离散—时间PID 算法的差分方程。

计算机控制课程设计(电阻炉温度控制系统)

计算机控制课程设计报告设计题目：电阻炉温度控制系统设计年级专业： 09级测控技术与仪器姓名：武帆学号： P6*******任课教师：谢芳电阻炉温度控制系统设计0.前言随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，特别是微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，利用单片机来改造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点。

温度是工业生产中主要的被控参数之一，与之相关的各种温度控制系统广泛应用于冶金、化工、机械、食品等领域。

温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量。

因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。

本设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度，传统的以普通双向晶闸管（SCR）控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率，达到自动控制电加热炉温度的目的。

这种移相方式输出一种非正弦波，实践表明这种控制方式产生相当大的中频干扰，并通过电网传输，给电力系统造成“公害”。

采用固态继电器控温电路，通过单片机控制固态继电器，其波形为完整的正弦波，是一种稳定、可靠、较先进的控制方法。

为了降低成本和保证较高的控温精度，采用普通的ADC0809芯片和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路，使实际测温范围缩小。

温度控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。

采用单片机进行温度控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实意义随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其应用也十分广泛。

单片机已经无处不在、与我们生活息息相关，并且渗透到生活的方方面面。

1.课程设计任务项目设计：电阻炉温度控制系统设计以在工业领域中应用较为广泛的电阻炉为被控对象，采用MCS—52单片机实现电阻炉温度计算机控制系统的设计，介绍电阻炉温度计算机控制系统的组成，并完成系统总体控制方案和达林算法控制器的设计，给出系统硬件原理框图和软件设计流程图等。

电加热炉计算机温度测控系统设计计算机课程设计

计算机控制技术课程设计报告For personal use only in study and research; not for commercial use题目电加热炉计算机温度测控系统设计For personal use only in study and research; not for commercial use学院(部)电子信息工程学院专业自动化学生姓名For personal use only in study and research; not for commercial use学号年级指导教师职称2011年 7月1日目录第一章引言 (2)第二章系统工作原理 (3)第三章硬件设计部分 (4)3.1电源部分 (4)3.2 A/D转换电路 (4)3.3 温度采样测量部分 (6)3.4 LED显示电路 (6)3.5 功能键 (7)3.6 信号输出电路 (8)第四章软件设计部分 (9)4.1 系统总程序设计 (9)4.2 A/D 转换器程序流程图 (11)4.3 LED显示模块程序流程图 (12)4.4报警模块程序设计 (12)4.5 键盘模块程序设计 (13)4.6 控制对象数学模型 (13)心得体会 (15)参考文献 (16)第一章引言温度是工业对象中的很重要参数的之一。

广泛应用在冶金、化工、机械各类加热炉热、处理炉和反应炉等工业中。

电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。

单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性大等优点，在工业控制系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。

采用单片机进行炉温控制，可以提高控制质量和自动化水平。