加热炉出口温度控制系统的设计

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管式加热炉温度-流量串级控制系统的设计

管式加热炉温度-流量串级控制系统的设计1方案选定管式加热炉是炼油、化工生产中的重要装置之一，它的任务是把原料油加热到一定温度，以保证下道工序的顺利进行。

因此，常选原料油出口温度1tθ（）为被控参数、燃料流量为控制变量，构成如图1-1所示的温度控制系统，控制系统框图如图1-2所示。

影响原料油出口温度1tθ（）的干扰有原料油流量1()f t、原料油入口温度2()f t、燃料压力3()f t、燃料压力4()f t等。

该系统根据原料油出口温度1tθ（）变化来控制燃料阀门开度，通过改变燃料流量将原油出口温度控制在规定的数值上，是一个简单控制系统。

图1-1 管式加热炉出口单回路温度控制系统图1-2 管式加热炉出口温度单回路控制系统框图由图1-1可知，当燃料压力或燃料热值变化时，先影响炉膛温度，然后通过传热过程逐渐影响原料油的出口温度。

从燃料流量变化经过三个容量后，才引起原料油出口温度变化，这个通道时间常数很大，约有15min ，反应缓慢。

而温度调节器1T C 是根据原料油的出口温度1()t θ与设定值的偏差进行控制。

当燃料部分出现干扰后，图1-1所示的控制系统并不能及时产生控制作用，克服干扰对被控参数1()t θ的影响，控制质量差。

当生产工艺对原料油出口温度1()t θ要求严格时，上述简单控制系统很难满足要求。

燃料在炉膛燃烧后，首先引起炉膛温度2()t θ变化，再通过炉膛与原料油的温差将热量传给原料油，中间还要经过原料油管道管壁。

显然，燃料量变化或燃料热值变化，首先使炉膛温度发生改变。

如果以炉膛温度作为被控参数组成单回路控制系统，会使控制通道容量滞后减少，时间常数约为3min ，对来自燃料的干扰3()f t 、4()f t 的控制作用比较及时，对应的控制系统如图1-3所示。

系统框图如图1-4。

但问题是炉膛温度2()t θ毕竟不能真正代表原料油出口温度1()t θ，即使炉膛温度恒定，原料油本身的流量或入口温度变化仍会影响原料油出口温度，图1-3 管式加热炉炉膛温度控制系统这是因为来自原料油的干扰1()f t 、2()f t 并没有包含在图1-4所示的控制系统（反馈回路）之内，控制系统不能克服1()f t 、2()f t 对原料油出口温度的影响，控制效果仍达不到生产工艺要求。

加热炉温度控制系统设计

加热炉温度控制系统设计一、引言加热炉是一种常见的工业设备，用于将物体加热至一定温度。

在许多工业过程中，加热炉的温度控制至关重要，它直接影响到产品的质量和生产效率。

因此，设计一个稳定可靠的温度控制系统对于提高工业生产的效益十分重要。

本文将介绍一个基于控制理论的加热炉温度控制系统的设计。

二、控制系统设计原理1.温度传感器：温度传感器是测量加热炉内部温度的重要组成部分。

常用的温度传感器包括热电偶和热敏电阻。

传感器将温度信号转换为电信号，并将其发送给控制器。

2.控制器：控制器接收温度传感器发送的信号，并与设定值进行比较。

根据比较结果，控制器将控制信号发送给加热器以调整加热功率。

控制器通常使用PID控制算法，它根据偏差、积分和微分项来计算控制信号。

3.加热器：加热器是加热炉温度控制系统中的执行器。

根据控制信号，加热器可以调整加热功率，从而控制加热炉的温度。

三、温度传感器选择温度传感器的选择对于温度控制系统的性能至关重要。

常见的温度传感器有热电偶和热敏电阻。

在选择传感器时需要考虑以下因素：1.测量范围：根据加热炉的工作温度范围选择合适的传感器。

不同的传感器有不同的工作温度范围。

2.精度：传感器的精度对于控制系统的准确性非常重要。

一般来说，热电偶的精度比热敏电阻高。

3.响应时间：加热炉温度的变化通常需要快速响应。

因此，传感器的响应时间也是一个重要的考虑因素。

四、控制器设计1.控制算法选择：常见的控制算法有比例控制、积分控制和微分控制。

PID控制算法结合了这三种控制算法，被广泛应用于温度控制系统。

2. 参数调节：根据具体的应用场景和系统性能要求，需要对PID控制器进行参数调节。

常见的调节方法有Ziegler-Nichols方法和临时增减法。

3.控制信号输出：控制信号输出给加热器，影响加热功率。

一般来说，控制信号越大，加热功率越高，温度升高的速度越快。

五、系统测试和优化完成控制系统的设计后，需要进行系统测试和优化。

加热炉温度串级控制系统设计

加热炉温度串级控制系统设计摘要：温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统，电焊机的温度控制系统等。

加热炉温度控制在许多领域中得到广泛的应用。

生产自动控制过程中 ,随着工艺要求 ,安全、经济生产不断提高的情况下 ,简单、常规的控制已不能适应现代化生产。

传统的单回路控制系统很难使系统完全抗干扰。

串级控制系统具备较好的抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量，因此在复杂的过程控制工业中得到了广泛的应用．对串级控制系统的特点和主副回路设计进行了详述，设计了加热炉串级控制系统，并将基于MATLAB的增量式PID算法应用在控制系统中。

结合基于计算机控制的PID参数整定方法实现串级控制，控制结果表明系统具有优良的控制精度和稳定性。

关键词：干扰串级控制主回路副回路Abstract:Automatic control of production process, with the technical requirements, security, economic production rising cases, simple, conventional control can not meet the modern production. The traditional single-loop control system is difficult to make the system completely anti-interference. Cascade control system with good anti-jamming capability, rapidity, flexibility and quality control, and therefore a complex process control industry has been widely used. Cascade control system of the characteristics and the main and sub-loop design was elaborate, designed cascade control system, furnace, and MATLAB-based incremental PID algorithm is applied in the control system. Combination of computer-based control method to achieve PID parameter tuning cascade control, control results show that the system has excellent control accuracy and stabilityKeywords:Cascade control, interference, the main circuit, the Deputy loop目录1.前言 (2)2、整体方案设计 (3)2.1方案比较 (3)2.2方案论证 (6)2.3方案选择 (7)3、串级控制系统的特点 (8)4. 温度控制系统的分析与设计 (9)4.1控制对象的特性 (9)4.2主回路的设计 (10)4.3副回路的选择 (10)4.4主、副调节器规律的选择 (10)4.5主、副调节器正反作用方式的确定 (10)5、控制器参数的工程整定 (12)6 、MATLAB系统仿真 (13)6.1系统仿真图 (13)6.2副回路的整定 (15)6.3主回路的整定 (16)7.设计总结 (18)【参考文献】 (19)11.前言随着我国国民经济的快速发展，加热炉的使用范围越来越广泛。

课程设计--加热炉温度串级控制系统（设计部分）

加热炉温度串级控制系统设计摘要：生产自动控制过程中 ,随着工艺要求 ,安全、经济生产不断提高的情况下 ,简单、常规的控制已不能适应现代化生产。

传统的单回路控制系统很难使系统完全抗干扰。

串级控制系统具备较好的抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量，因此在复杂的过程控制工业中得到了广泛的应用．对串级控制系统的特点和主副回路设计进行了详述，设计了加热炉串级控制系统，并将基于MATLAB的增量式PID算法应用在控制系统中．结合基于计算机控制的PID参数整定方法实现串级控制，控制结果表明系统具有优良的控制精度和稳定性．关键词：串级控制干扰主回路副回路Abstract:Automatic control of production process, with the technical requirements, security, economic production rising cases, simple, conventional control can not meet the modern production. The traditional single-loop control system is difficult to make the system completely anti-interference. Cascade control system with good anti-jamming capability, rapidity, flexibility and quality control, and therefore a complex process control industry has been widely used. Cascade co ntrol system of the characteristics and the main and sub-loop design was elaborate, designed cascade control system, furnace, and MATLA B-based incremental PID algorithm is applied in the control system. Combination of computer-based control method to achieve PID parameter tuning cascade control, control results show that the system has excellent control accuracy and stabilityKeywords:Cascade control, interference, the main circuit, the Deputy loop目录1.前言 (2)2、整体方案设计 (3)2.1方案比较 (3)2.2方案论证 (5)2.3方案选择 (5)3、串级控制系统的特点 (6)4. 温度控制系统的分析与设计 (7)4.1控制对象的特性 (7)4.2主回路的设计 (8)4.3副回路的选择 (8)4.4主、副调节器规律的选择 (8)4.5主、副调节器正反作用方式的确定 (8)5、控制器参数的工程整定 (10)6 、MATLAB系统仿真 (10)6.1系统仿真图 (11)6.2副回路的整定 (12)6.3主回路的整定 (14)7.设计总结 (16)【参考文献】 (16)1.前言加热炉是炼油、化工生产中的重要装置之一。

马化腾管式加热炉出口温度单回路控制系统设计

目录一、管式加热炉的概论 (2)二、管式加热炉的意义 (3)2.1管式加热炉简介..................................... 错误！未定义书签。

2.2设计目的及意义 (4)三、管式加热炉温度控制系统工艺流程及控制要求 (4)3.1控制系统的简介 (4)3.2管式加热炉任务 (5)3.3控制系统的构成 (6)四、各仪表的选取及元器件清单 (6)4.1温度变送器 (6)4.2温度检测元件 (7)4.3调节阀 (8)4.4保护系统 (9)五、控制算法及系统仿真 (9)六、心得体会 (12)参考文献 (13)一、管式加热炉的概论管式加热炉是一种直接受热式加热设备，主要用于加热液体或气体化工原料，所用燃料通常有燃料油和燃料气。

管式加热炉的传热方式以辐射传热为主，管式加热炉通常由以下几部分构成：辐射室：通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。

这部分直接受火焰冲刷，温度很高（600-1600℃），是热交换的主要场所（约占热负荷的70-80%）。

对流室：靠辐射室出来的烟气进行以对流传热为主的换热部分。

燃烧器：是使燃料雾化并混合空气，使之燃烧的产热设备，燃烧器可分为燃料油燃烧器，燃料气燃烧器和油一气联合燃烧器。

通风系统：将燃烧用空气引入燃烧器，并将烟气引出炉子，可分为自然通风方式和强制通风方式。

管式加热炉，包括加热炉本体和余热回收系统，余热回收系统包括空气预热器，其中空气预热器由非冷凝式空气预热器和冷凝式空气预热器两段组成，余热回收系统中另设有冷凝液收集池、引风机和鼓风机，冷凝液收集池直接设在冷凝式空气预热器下方，冷凝液收集池与引风机相连接，鼓风机与冷凝式空气预热器相连。

使用本发明所提供的加热炉，其加热炉的排烟温度可降低到100℃左右，实现烟气中含酸水蒸气的部分冷凝，且在回收烟气低温显热的同时，能回收部分含酸水蒸气的汽化潜热，进一步提高加热炉热效率，节约能源。

一种管式加热炉，包括加热炉本体和余热回收系统，加热炉本体内设置有烟囱档板，加热炉本体于烟囱档板下方设置有高温烟气出口，余热回收系统包括空气预热器，其特征在于：空气预热器由非冷凝式空气预热器和冷凝式空气预热器两段组成，非冷凝式空气预热器上设置有非冷凝式空气预热器烟气入口、非冷凝式空气预热器空气出口、非冷凝式空气预热器烟气出口和非冷凝式空气预热器空气入口，内部设有非冷凝式空气预热器调节档板，非冷凝式空气预热器烟气入口通过高温烟气管道与加热炉本体上的高温烟气出口相连，冷凝式空气预热器上设有冷凝式空气预热器烟气入口、冷凝式空气预热器空气出口和冷凝式空气预热器空气入口，内部设有冷凝式空气预热器调节档板，非冷凝式空气预热器烟气出口与冷凝式空气预热器烟气入口之间通过两预热器间烟气管道相连，非冷凝式空气预热器空气入口与冷凝式空气预热器空气进口之间通过两预热器间空气管道相连，余热回收系统中另设有冷凝液收集池、引风机和鼓风机，冷凝液收集池直接设在冷凝式空气预热器下方，引风机与冷凝液收集池相连接，鼓风机与冷凝式空气预热器相连。

电阻加热炉温度控制系统设计

电阻加热炉温度控制系统设计一、温度控制系统的要求：1.稳定性：系统应能快速响应温度变化，并能在设定温度范围内保持稳定的温度。

2.精度：控制系统应具备高精度，确保炉内温度与设定温度的偏差控制在允许范围内。

3.可靠性：系统应具备高可靠性，能长时间稳定运行，并能在发生异常情况时及时报警或自动停止加热。

4.人机界面：温度控制系统应提供方便直观的人机界面，操作简单易懂。

二、温度控制系统的设计：1.传感器选择：选择合适的温度传感器进行温度检测。

常用的温度传感器有热电偶和热电阻。

根据实际需求选择合适的传感器类型和量程。

2.温度控制器选择：根据控制需求，选择适用于电阻加热炉的温度控制器。

具备温度显示功能的控制器可以直观地显示炉内温度。

还可以选择具备PID控制功能的控制器，以提高温度控制精度。

3.控制循环设计：将温度控制系统设计成闭环控制系统，以实现炉内温度的精确控制。

控制循环包括采样、比较、控制和执行四个环节。

采样环节将实际温度值与设定温度值进行比较，然后控制环节根据比较结果输出控制信号，最后执行环节根据控制信号调节电阻加热炉的加热功率。

4.温度传感器布置：将温度传感器布置在炉内合适位置，确保能够准确测量到炉内温度。

传感器的安装位置应避免热点和冷点，以避免温度不均匀。

5.控制参数调整：根据实际情况进行PID参数的调整。

通过实验或仿真等方法，逐步调整PID参数，使得系统能够快速响应温度变化、准确跟踪设定温度，并保持稳定的温度输出。

6.报警和保护设计：设计温度控制系统时，应考虑到电阻加热炉的过热或温度异常等情况，并设置相应的报警和保护功能。

当温度超过安全范围时，系统应及时报警，并自动停止加热。

7.人机界面设计：为了方便操作和监控，可以在温度控制系统上设置触摸屏或显示屏。

通过人机界面，操作人员可以方便地设定温度、监测炉内温度，并能够实时查看温度曲线和报警信息。

总之，电阻加热炉温度控制系统的设计需要考虑到温度控制精度、稳定性、可靠性和人机界面等方面的要求。

加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统设计

加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统设计一、引言加热炉是一种常用于工业生产中的设备，其作用是通过燃烧燃料加热空气或其他介质，使其达到所需温度。

加热炉的出口温度和炉膛温度是评估加热炉性能的关键指标。

为了提高加热炉的控制精度和稳定性，需要设计出一个合理的加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统。

二、串级控制系统的基本原理串级控制系统是一种将两个或以上的控制回路串接在一起，将一个控制器的输出作为另一个控制器的输入，通过不同层次的控制，实现对被控对象的精确控制。

在加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统中，可以将炉膛温度作为外环控制，将加热炉出口温度作为内环控制。

三、串级控制系统的设计步骤1.确定控制目标：在此串级控制系统中，控制目标是将加热炉出口温度控制在一定范围内，并同时保持炉膛温度稳定。

2.确定输入变量和输出变量：输入变量为控制器输出信号，输出变量为加热炉出口温度。

3.系统的数学模型：确定加热炉出口温度与炉膛温度之间的动态关系，建立数学模型。

可以采用传统的PID控制器或者现代控制理论中的模型预测控制等方法。

4.设计外环控制器：外环控制器根据炉膛温度的反馈信号调整燃料供给，以控制炉膛温度的稳定性。

5.设计内环控制器：内环控制器根据外环控制器的输出信号和加热炉出口温度的反馈信号调整燃料供给，以控制加热炉出口温度。

6.仿真与优化：使用仿真软件对设计的串级控制系统进行仿真，观察系统的响应特性，并根据实际需求进行调整和优化。

7.实际系统应用：将优化后的串级控制系统应用到实际加热炉中，并进行调试和验证。

四、串级控制系统的优势1.提高控制精度：串级控制系统将控制精度分为两个层次进行控制，可以快速响应外环控制器的调整，从而提高系统的控制精度。

2.提高稳定性：串级控制系统通过多层次的控制，减少了外界扰动对系统稳定性的影响。

3.提高动态响应速度：串级控制系统可以根据内环的控制效果对外环的控制进行调整，从而实现更快的动态响应。

基于单片机的电加热炉温度控制系统设计

基于单片机的电加热炉温度控制系统设计一、概述电加热炉温度控制系统是一种常见的自动化控制系统。

它通过控制加热元件的加热功率来维持加热炉内的温度，从而实现对加热过程的精确控制。

本文将介绍一种基于单片机的电加热炉温度控制系统的设计。

二、系统设计1. 硬件设计本系统采用单片机作为控制核心，传感器检测加热炉内的温度，并将数据反馈给单片机进行处理。

通过触摸屏交互界面，用户可以设定希望维持的温度值，单片机将控制加热元件的加热功率，以实现温度的稳定控制。

2. 软件设计单片机程序主要分为三个部分：（1）传感器数据采集和处理，通过定时器进行数据的采样，然后通过计算分析实现温度值的读取。

（2）温度控制，设定一个目标温度值后，单片机通过PID算法来控制加热元件的加热功率，保持温度的稳定。

（3）交互界面的设计，实现用户与系统的交互，包括设定目标温度值和实时温度显示等。

三、系统优势相对于传统的手动控制方式，本系统具有以下优势：（1）精度高，通过PID算法，可以实现对温度的精确控制，大大提高了生产效率。

（2）舒适度高，传统的手动控制方式需要人员长时间待在生产车间，而本系统的自动化控制方式，可以让人员远离高温环境。

（3）可靠性高，系统精度高，响应迅速，可以有效减少因为控制失误带来的损失。

四、结论本系统的设计基于单片机实现电加热炉温度的精确控制。

相对于传统的手动控制方式，具有精度高、舒适度高和可靠性高等优势。

在未来的生产过程中，随着物联网的发展，本系统也可以进行联网控制，实现对设备的远程控制和监控，提高设备的效率和安全性。

基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计

基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计加热炉温度控制系统设计的主要目的是确保加热炉内的温度能够稳定地控制在设定温度范围内，以满足生产工艺的要求。

在该系统中，采用了PLC控制器作为主要控制设备，通过控制加热元件的加热功率，实现温度的控制和稳定。

系统硬件设计部分：1.传感器选择：温度传感器是系统中最重要的硬件部分之一、根据实际需求，可选择热电偶、热敏电阻或红外线无接触温度传感器等。

同时，加热炉的材质和工作温度范围也需要考虑在内，以保证传感器的稳定性和耐高温性能。

2.控制器选择：采用PLC控制器作为主要控制设备，有较好的可编程性和灵活性，可根据实际需求进行编程，实现各种温度控制算法。

此外，PLC还可以通过其输入输出接口与其他设备进行通信，实现数据交换和协同控制。

3.加热元件选择：加热炉中常用的加热元件有电热器和电阻丝。

选择合适的加热元件需要考虑炉内的加热效果、功率调节范围、炉内均匀性等因素，以确保能够满足工艺要求。

系统软件设计部分：1.温度控制算法：根据实际需求，可以选择PID控制算法或者模糊控制算法等。

PID控制算法通过对比实际温度值和设定温度值，计算控制器输出，并通过加热元件的控制来调节温度。

模糊控制算法则根据温度误差和误差变化率的模糊逻辑关系，计算控制器输出。

2.界面设计：PLC控制器通常配备了显示屏或者触摸屏界面，可通过界面对系统进行监控和操作。

界面设计需要直观、简明，并能够实时显示和记录温度的变化情况，以便运维人员进行监测和调整。

3.安全保护功能：在系统设计中应考虑温度过高或过低的情况，设置相应的安全保护功能。

例如，当温度超出设定范围时，系统应自动停止加热元件的供电，并产生警告信号，以避免发生安全事故。

总结：基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计需要综合考虑硬件和软件两方面因素。

通过合理选择传感器、控制器和加热元件，并设计合适的温度控制算法和安全保护功能，可以实现对加热炉温度的准确控制和稳定性，提高生产工艺的效率和品质。

电加热炉温度控制系统设计

电加热炉温度控制系统设计摘要：1.引言电加热炉广泛应用于金属加热、熔化、回火等工艺过程中，其温度控制对产品质量的稳定性和一致性具有重要影响。

因此，设计一套高效可靠的电加热炉温度控制系统对于提高生产效率和节约能源具有重要意义。

2.系统结构设计电加热炉温度控制系统主要由传感器、控制器、执行器和人机界面组成。

传感器用于实时感知电加热炉内部温度变化，控制器根据传感器数据进行温度控制算法的计算，执行器根据控制器输出的控制信号调节电加热炉的供电功率，人机界面用于显示和操作温度控制系统。

3.温度传感器设计温度传感器一般采用热电偶或热电阻器进行测量，其工作原理基于材料的温度和电阻之间的相关性。

在电加热炉温度控制系统中，传感器应具有快速响应、精确稳定的特性，选择合适的传感器材料和安装位置对于准确测量温度值至关重要。

4.控制器设计电加热炉温度控制系统常用的控制器包括PID控制器和模糊控制器。

PID控制器基于比例、积分和微分三个部分的线性组合，能够根据系统的误差进行相应的调节，具有简单可靠的特点。

模糊控制器基于模糊逻辑推理，能够根据模糊规则进行决策，适应性强。

选择合适的控制器取决于电加热炉的温度调节需求和实际使用场景。

5.执行器设计电加热炉的供电功率调节通常通过调整炉内的电阻或使用可调电压/电流源实现。

执行器的设计应考虑到功率调节的精度和响应时间等因素，确保控制系统能够快速准确地调节电加热炉的供电功率，实现温度控制目标。

6.人机界面设计温度控制系统的人机界面一般包括温度显示、参数设置、报警显示和历史数据查询等功能。

界面设计应简洁明了，易于操作，提供必要的温度控制信息和报警提示，方便操作员进行实时监测和调节。

7.系统安全与优化温度控制系统应考虑到系统的安全性和优化性能。

安全性包括对系统故障的检测和处理，例如传感器异常、控制器故障等；优化性能包括对温度变化的快速响应和精确控制，例如减小温度波动、提高温度稳定性等。

8.结论本文基于电加热炉温度控制系统设计原理和方法进行了综合考虑，针对不同的温度控制要求给出了相应的解决方案。

加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统设计

第一章系统分析与控制方案的确立1。

系统分析图1。

1所示为某工业生产中的加热炉，其任务是将被加热物料加热到一定温度，然后送到下道工序进行加工。

加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。

在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的.图1.1加热炉出口温度系统由于加热炉时间常数大，而且扰动的因素多,比如原料侧的扰动及负荷扰动；燃烧侧的扰动等，单回路反馈控制系统不能满足工艺对加热炉出口温度的要求。

为了提高控制质量,采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。

2。

串级控制系统的设计加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。

在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀,用以控制燃料油流量,以达到控制出口温度的目的.由于加热炉时间常数大，而且扰动的因素多，比如原料侧的扰动及负荷扰动；燃烧侧的扰动等,单回路反馈控制系统不能满足工艺对加热炉出口温度的要求。

为了提高控制质量,采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度为副变量，构成炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统有效地提高控制质量,以满足工业生产的要求，系统的串级控制结构图如图1。

2所示。

图1。

2加热炉出口温度串级控制系统结构图串级控制系统的工作过程，就是指在扰动作用下，引起主、副变量偏离设定值，由主、副调节器通过控制作用克服扰动，使系统恢复到新的稳定状态的过渡过程。

由加热炉出口温度串级控制系统结构图可绘制出其结构方框图，如图1.3所示。

图1。

3 加热炉出口温度串级控制系统结构方框图(1) 主被控参数的选择应选择被控过程中能直接反映生产过程中的产品产量和质量，又易于测量的参数。

在加热炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统中加热炉出口温度为系统的主被控参数，因为加热炉出口温度是整个控制作用的关键，要求出口物料温度维持在某给定值上下。

电加热炉温度控制系统设计

电加热炉温度控制系统设计电加热炉是一种广泛应用于工业生产中的设备，用于加热各种材料或工件。

电加热炉的温度控制是保证炉内温度稳定和精确的关键，对于生产质量和设备寿命有重要影响。

本文将介绍电加热炉温度控制系统的设计。

首先，电加热炉温度控制系统的设计需要考虑以下几个方面：1.温度传感器：选择合适的温度传感器用于测量炉内温度，如热电偶或热电阻。

传感器需要能够对温度进行准确测量，并具有较高的可靠性和耐高温性能。

2.控制算法：根据温度传感器的反馈信号，控制算法计算控制信号以调节炉内加热功率。

最常用的控制算法是PID控制算法，它根据温度偏差、偏差变化率和偏差累积进行控制信号计算，以实现温度的稳定控制。

3.控制器：选择合适的控制器用于执行控制算法并输出控制信号。

控制器需要具有快速的计算能力和稳定的控制性能。

常见的控制器类型包括单片机、PLC和工业控制计算机。

4.加热装置：选择合适的加热装置用于向电加热炉提供能量。

常见的加热装置包括电阻丝、电加热器和感应加热器。

加热装置需要能够根据控制信号调节加热功率，并具有可靠的性能。

5.温度控制系统的安全保护：设计温度控制系统需要考虑安全保护措施，以防止温度过高造成设备事故和人身伤害。

常见的安全保护措施包括过温保护、短路保护和漏电保护等。

在电加热炉温度控制系统的设计过程中，需要进行系统建模和参数调节。

系统建模是将电加热炉、加热装置和温度传感器等组成部分抽象为数学模型，以进行控制算法的设计和仿真验证。

参数调节是根据实际工艺要求对控制算法参数进行调整，以达到良好的控制性能。

最后，电加热炉温度控制系统的设计需要考虑实际应用情况和要求。

不同的工艺要求和生产环境可能需要不同的控制精度和性能需求，因此需要根据实际情况进行设计定制。

在总结上述内容后，设计电加热炉温度控制系统需要考虑温度传感器、控制算法、控制器、加热装置和安全保护等方面。

系统建模和参数调节是设计过程中的关键步骤。

根据实际应用情况和要求进行设计定制，以实现温度的稳定和精确控制。

过程控制课程设计-加热炉出口温度控制系统的设计

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：过程控制与集散系统课程设计班级：自动化2010级4班学号： 2姓名：肖翔指导教师：万恒二○一三年十一月一．设计题目和设计要求；设计题目：加热炉出口温度控制系统的设计图１所示为某工业生产中的加热炉，其任务是将被加热物料加热到一定温度，然后送到下道工序进行加工。

加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。

在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。

被加热物料图1 加热炉出口温度系统但是，由于炉子时间常数大，而且扰动的因素多，单回路反馈控制系统不能满足工艺对炉出口温度的要求。

为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。

设计要求：1.绘制加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图。

2.以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度的副变量，构成炉出口温度对炉膛温度的串级控制系统，要求绘制该串级控制系统结构图。

3.假设主对象的传递函数为0140()(1)(2)G s s s =++，副对象的传递函数为02()(1)G s s =+40，主、副控制器的传递函数分别为sK s G c c 21)(11+=，22)(c c K s G =，1)()(21==s G s G m m ，请确定主、副控制器的参数（要求写出详细的参数估算过程）。

4.利用simulink 实现单回路系统仿真和串级系统仿真，分别给出系统输出响应曲线。

二．设计任务分析（包括系统建模、控制方案）；单回路反馈控制系统（温度）：单回路反馈控制系统结构框图管式加热炉的控制目标是保证原料的出口温度达到设定值并维持在工艺要求范围内。

在加热炉工作的过程中，原料出口温度To受进入管式加热炉原料的初始温度和进入流量，燃料的流量和燃烧值的影响。

其中，原料的流量和燃料的流量是影响原料出口温度的主要因素。

过程控制课程设计加热炉出口温度控制系统的设计

增强了系统可靠性
通过合理的控制策略和算法设计，成功实现了对加热炉出口温度的精确控制，提高了生产过程的稳定性和产品质量。
实现了加热炉出口温度的稳定控制
通过参数整定和算法优化，提高了控制系统的响应速度和稳定性，减少了温度波动和误差，提高了生产效率。
优化了控制性能
尽管已经实现了对加热炉出口温度的稳定控制，但在某些极端情况下，控制精度仍可能受到一定影响，需要进一步优化控制算法以提高控制精度。
利用热电效应测量温度，具有测量范围广、精度高、稳定性好等特点。适用于高温环境，可将温度变化转换为电信号输出。
热电阻传感器
基于电阻随温度变化的原理，具有测量精度高、稳定性好、响应速度快等优点。适用于中低温测量，输出信号为电阻值变化。
红外温度传感器
通过测量目标物体辐射的红外能量来推算温度，具有非接触式测量、响应速度快、适用于远距离测量等特点。但受环境因素影响较大，测量精度相对较低。
控制器根据设定的控制算法对温度信号进行处理，计算出控制量，并输出相应的控制信号。
采用比例、积分、微分控制算法，对加热炉出口温度进行精确控制，具有响应快、精度高的特点。
PID控制
结合人工智能、神经网络等先进技术，对加热炉出口温度进行智能预测和控制，提高系统的自适应能力和智能化水平。
智能控制
利用模糊数学理论对加热炉出口温度进行模糊推理和控制，适用于难以建立精确数学模型的复杂系统。
仿真模型搭建
在仿真平台上，根据系统模型搭建仿真模型，包括各组成部分的模型、控制算法的实现等。
仿真参数设置
设置仿真参数，如仿真时间、步长、初始条件等，以确保仿真的准确性和有效性。
仿真平台选择
选择合适的仿真平台，如MATLAB/Simulink、LabVIEW等，用于实现系统仿真。

加热炉出口温度控制

内蒙古科技大学过程控制工程课程设计说明书题目：高炉热风炉出口温度控制系统设计学生姓名：======学号：======专业：测控技术与仪器班级：======指导教师：======目录引言 (2)1 高炉炼铁概述 (3)1.1 高炉炼铁的工艺过程 (3)1.2 高炉炼铁的主要组成部分 (4)1.3热风炉的工作原理 (4)2 热风炉出口温度过程控制设计 (4)2.1 被控参数与控制参数的选择 (4)2.2 出口温度控制方案设计 (5)2.2.1 单回路控制系统结构与原理 (5)2.2.2 出口温度单回路控制方案 (6)2.3 仪器仪表的选用 (7)2.3.1 检测仪表的选型 (7)2.3.2 执行器的选型 (8)2.3.3 调节器的选用 (9)3 课程设计总结与心得 (11)参考文献 (12)引言近年来，随着我国经济的快速发展，在基础实施行业的带动下我国炼铁控制也处于高速发展阶段。

我国高炉现有1300多座，大于1000m3以上容积的高炉有150多座，高炉大型化的进程步伐加快，建设了四座4000 m3级的高炉，五座3200 m3级的高炉。

现在存在的炼铁方法有：高炉炼铁、冲天炉炼铁、电化铁路炼铁、感应炉炼铁等，但现代大型工业中普遍采用高炉炼铁，因为高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，高炉炼铁方法生产的铁占世界铁总产量的95％以上。

在炼铁产量不断增长的同时，我国高炉炼铁技术也取得了很大的进步，入炉焦比和炼铁工序能耗不断下降，喷煤比、热风温度和利用系数不断提高，高炉操作技术也日趋成熟，各项技术经济指标得到进一步改善。

高炉在钢铁厂生产中处于十分重要的位置，高炉冶炼过程是一个连续的、大规模的、高温生产过程，高炉炼铁主要有五大系统组成：送风系统、渣铁处理系统、喷吹系统、煤气系统、上料系统。

送风系统是高炉最重要的部分之一，风是高炉冶炼过程的物质基础之一，同时又是高炉行程的运动因素。

高炉送风系统是由风机、冷风管道、热风炉、热风管道及相关的各种阀门和烟囱、烟道等所组成。

管式加热炉出口温度串级控制系统设计报告

管式加热炉出口温度串级控制系统设计报告本文将详细介绍管式加热炉出口温度串级控制系统的设计方案。

1.系统结构管式加热炉出口温度串级控制系统的结构由两个级联的控制回路组成。

第一个回路为内环控制回路，负责控制燃烧系统的燃气量和进气量，以达到对加热炉温度的快速调节。

第二个回路为外环控制回路，负责控制进料速度和加热炉的出口温度。

2.内环控制回路设计内环控制回路采用比例-积分（PI）控制器。

控制器的输入信号为加热炉温度偏差，输出信号为燃气量和进气量的调节量。

采用PI控制的主要原因是为了避免过度调节，保证系统的稳定性。

3.外环控制回路设计外环控制回路以内环控制回路的调节量作为输入信号，输出信号为进料速度的调节量。

为了达到出口温度的稳定性，可以采用模糊控制器。

模糊控制器的输入信号为加热炉温度偏差和燃气量的调节量，输出信号为进料速度的调节量。

4.控制算法设计内环控制回路采用PI控制算法。

PI控制器的参数调节可以根据系统的响应速度和稳定性进行优化。

外环控制回路采用模糊控制算法。

模糊控制器的参数调节可以通过模糊化和解模糊化的方式进行，以适应不同的工况。

5.控制器实现控制器可以采用嵌入式系统实现。

嵌入式控制器可以根据实时的温度和燃气量数据进行计算和控制，以实现对加热炉温度的稳定控制。

6.系统优化系统的优化可以通过参数调节和控制策略的优化来实现。

参数调节可以通过系统的建模和仿真分析来进行，以找到最优的控制参数。

控制策略的优化可以通过实时监测和调整来实现，以适应不同的工况和控制要求。

总结：通过设计一个管式加热炉出口温度串级控制系统，可以实现对加热炉温度的稳定控制。

内环控制回路负责快速调节温度，外环控制回路负责稳定控制温度。

通过控制算法的设计和优化，可以实现系统的稳定性和响应速度的改善。

通过嵌入式控制器的实现，可以实时计算和控制温度的调节量。

最后，通过参数调节和控制策略的优化，可以进一步提高系统的效果。

电加热炉温度控制系统的设计

电加热炉温度控制系统的设计1. 本文概述随着现代工业的快速发展，电加热炉在许多工业生产领域扮演着至关重要的角色。

电加热炉的温度控制系统，作为其核心部分，直接关系到生产效率和产品质量。

本文旨在设计并实现一种高效、精确的电加热炉温度控制系统，以满足现代工业生产中对温度控制精度和稳定性的高要求。

本文首先对电加热炉温度控制系统的需求进行了详细分析，明确了系统设计的目标和性能指标。

接着，本文对现有的温度控制技术进行了全面的综述，包括传统的PID控制方法以及先进的智能控制策略。

在此基础上，本文提出了一种结合PID控制和模糊逻辑控制的新型温度控制策略，以实现更优的控制效果。

本文还详细阐述了系统的硬件设计和软件实现。

在硬件设计方面，本文选择了适合的传感器、执行器和控制器，并设计了相应的电路和保护措施。

在软件实现方面，本文详细描述了控制算法的实现过程，包括数据采集、处理、控制决策和输出控制信号等环节。

本文通过实验验证了所设计温度控制系统的性能。

实验结果表明，本文提出的温度控制系统能够实现快速、准确的温度控制，且具有较好的鲁棒性和稳定性，能够满足实际工业生产的需求。

本文从理论分析到实际设计，全面探讨了一种适用于电加热炉的温度控制系统的设计方法。

通过结合传统和先进的控制技术，本文提出了一种高效、稳定的温度控制策略，为提高电加热炉的温度控制性能提供了新的思路和实践参考。

2. 电加热炉的基本原理与构造电加热炉作为一种高效、清洁且精准的热能产生设备，其工作原理基于电磁感应和电阻加热两种基本方式，而构造则包括电源系统、加热元件、温控系统、隔热保温结构以及安全防护装置等关键组成部分。

电磁感应加热：在特定类型的电加热炉中，尤其是应用于金属工件加热的场合，电磁感应加热原理占据主导地位。

这种加热方式利用高频交流电通过感应线圈产生交变磁场，当金属工件置于该磁场中时，由于电磁感应现象，会在工件内部产生涡电流（又称涡流）。

涡电流在工件内部形成闭合回路，并依据焦耳定律产生热量，即电流通过电阻时产生的热效应。

电加热炉温度控制系统设计方案

电加热炉温度控制系统设计方案1.系统概述2.系统组成2.1温度传感器：用于实时感知炉内温度，并将温度信号转换成电信号进行采集。

2.2控制器：负责对温度信号进行处理和判断，并生成相应的控制信号。

2.3加热功率调节器：根据控制信号调整电加热炉的加热功率。

2.4人机界面：为操作人员提供温度设定、显示和报警等功能。

2.5电源和电路保护装置：为电加热炉提供稳定的电源和安全的电路保护。

3.控制原理电加热炉温度控制系统采用了闭环控制的原理，即通过与实际温度进行比较，调整加热功率来实现温度的控制。

控制器根据实际温度和设定温度之间的偏差，产生相应的控制信号，通过加热功率调节器对电加热炉的加热功率进行调整，使实际温度逐渐接近设定温度，并保持在一定范围内。

4.系统算法4.1温度传感器采集到的温度信号经过模数转换，转换成数字信号输入到控制器。

4.2控制器对传感器采集到的温度信号进行处理和判断，计算出温度偏差。

4.3控制器根据温度偏差通过PID控制算法产生相应的控制信号，控制信号的大小决定了加热功率的调整幅度。

4.4控制信号经过加热功率调节器进行放大和整流，并驱动电加热炉进行相应的加热功率调整。

4.5加热功率调整会导致炉内温度变化，温度变化会反过来影响温度传感器采集到的温度信号，形成一个闭环控制的循环过程。

5.人机界面5.1人机界面通过触摸屏或按钮等形式，提供温度设定、显示和报警等功能。

5.2操作人员可以通过人机界面设置所需的温度设定值。

5.3人机界面会显示当前的实际温度，并根据温度偏差的大小显示相应的报警信号。

5.4人机界面可以设定温度上下限，当温度超出设定范围时自动报警。

6.电源和电路保护装置6.1在电加热炉温度控制系统中，电源提供稳定的电压和电流给电路运行。

6.2为了确保系统的安全运行，在电路中设置过流保护、过压保护、欠压保护等电路保护装置。

6.3当发生过流、过压或欠压等异常情况时，电路保护装置会立即切断电源，以保护电路和设备的安全。