课程设计退火炉温度控制系统资料讲解
管材真空退火炉温度控制系统
管材真空退火炉温度控制系统管材真空退火炉的温度控制系统，原采用DDC-II型仪表进行温度控制，其控制精度低、可靠性差，已经不能满足设备生产要求，文章采用单回路反馈控制系统来进行温度控制，很好的满足了管材真空退火炉的温度控制要求。
标签：真空退火炉；单回路反馈控制；温度控制引言管材真空退火炉的温度控制系统，原采用DDC-II型仪表进行温度控制，其控制精度低、可靠性差，已经不能满足设备生产要求，为了使管材真空退火炉能够满足现代工业生产的要求，改造后的系统必须具有先进性和可靠性等特点，针对上面的要求，将原有控制系统改造为单回路反馈控制系统。
单回路反馈控制系统亦称单回路调节系统简称单回路系统，由四个基本环节组成被控对象、控制器、变送器和执行器。
从系统的框图（图1）看，只有一个闭环回路。
单回路反馈控制系统组成方框图，如图1所示。
单回路控制系统其结构比较简单、所需自动化控制工具少、投资比较低、操作维护比较方便，能满足管材真空退火炉工业生产过程的控制要求，而且闭环控制系统结构简单，易于实现自动控制。
本次设计采用单回路反馈闭环系统，以可编程温度控制仪表FP21仪表为控制器，充分利用FP21仪表能处理模拟量、数字运算的特点，可控硅移相调压装置作为执行机构，用其输出的可调直流电流来控制饱和电抗器的输出电流，达到控制炉内加热体温度，进而控制管材的退火温度。
本次方案设计如图2所示。
在管材真空退火炉炉温单闭环控制系统中，热电偶作为检测元件检测炉温，仪表FF21作为信号转换装置将热电偶输出的微弱的电压信号转换为标准量程的电流或电压，通过A/D转换将它与温度设定值比较，并按某种控制规律（例如PID控制算法）对误差值进行运算，将运算结果经A/D转换后变为电流信号，用来控制可控硅调压装置，通过它控制加热用的电流大小，实现对温度的闭环控制。
单闭环负反馈控制可以使控制的反馈量等于或跟设定值。
在管材真空退火炉温控制系统中，管材的温度值低于给定的温度值，反馈量小于给定值，误差为正，则控制器的输出量将增大，使可控制调压装置的电流增大，进入退火炉的电流也随之增大，加热炉的温度升高，最终使实际温度接近或等于给定值。
浅析连续退火炉的温度控制
三 、结 语
对 于燃 烧控 制 ，实 际应 用 中 ，存在 调节 时问相 对较 长 ， 生产 过程 由于 阀 门开度 与流量存 在 非线 性 ，使 常规 燃烧控 制 技术 难 以进行 有效 的控 制 。因此 ，我们 将进一 步研 究高 水平
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浅 析 连 续 退 火 炉 的温 度控 制
◆王
摘要 ：带钢加热过程是一个具有大惯性滞后、多变量的复杂工况系统，而且连续退火炉处理的带 钢 品种规格 多，带钢速 度 变化频繁 ，采 用常规 的控制 方 法无 法 实现控 制 目标 。本 文就 我厂镀 锌线 退火
炉温度控 制进行 简要说 明。
琦
关键 词 ：退 火炉 ；温度控 制 ；调节
一
、
退火炉 工艺技术概况
一
该 回路 控制设 备保持 过程变 量 （ Ｐ Ｖ ） 严格接 近来 自监视 系
统 的设 定点 （ Ｓ Ｐ ） 。 回路 的输 出 （ ＯＵ Ｔ ） 是 调节 阀 的需 要位 置 。 旦Ｓ Ｐ＞Ｐ Ｖ， 阀打开 ；反之 ， 若Ｓ Ｐ ＜ Ｐ Ｖ，则 阀关 闭。
无扰 切换 。
性 能 指标 。带 钢连 续 退火 炉 的出 现 ， 克 服 了过 去 罩式 退火 炉 生产 效率 偏 低 、热均 匀性 较 差等 不足 ， 目前 已被 广 泛地 应用 于带 钢热 处理 工艺 。带钢 连续 退火 炉从炉 型上 主要 分 为卧式
和立 式两 大类 ，而 相对 于两种 不 同的炉 型 ，采 用 的热处 理工
段为例 对其温 度控制 进行说 明 。
出的命令 （ 启动 ，停止 ，复位，等等 ） 。每个烧嘴装有火焰
退火炉高精度温度控制器
人机交互设计
用户界面
设计简洁、直观的用户界面，提供温 度实时显示、控制参数设置、历史数 据查询等功能，方便用户操作和监控 。
语音提示
远程控制
支持通过互联网或局域网进行远程访 问和控制，方便用户随时随地进行温 度控制操作。
在的安全 性。
05
高效节能
优化温度控制算法，降低能耗，提高 退火炉的能源利用效率。
无线通信
实现温度控制器与上位机的无线通信 ，方便远程监控和数据采集。
THANKS
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退火炉高精度温度控制器
汇报人： 2024-01-09
目录
• 退火炉高精度温度控制器概述 • 退火炉高精度温度控制器的技
术原理 • 退火炉高精度温度控制器的硬
件设计 • 退火炉高精度温度控制器的软
件设计
目录
• 退火炉高精度温度控制器的测 试与验证
• 退火炉高精度温度控制器的应 用案例与前景
01
退火炉高精度温度控制器概述
模糊控制算法
基于模糊逻辑理论，通过模拟人的思维和语言，实现非线性控制，具有较好的鲁 棒性和适应性。
通讯技术
RS485通讯
采用差分信号传输方式，具有传输距 离远、抗干扰能力强、可连接多个设 备的特点。
TCP/IP通讯
基于互联网协议，实现控制器与上位 机之间的数据传输与控制，具有传输 速度快、数据量大、可远程控制的特 点。
号传输和交互。
04
退火炉高精度温度控制器的软 件设计
软件架构
模块化设计
将软件划分为不同的功能模块，如温度采集、控制算法、人机交 互等，便于开发和维护。
层次化结构
采用分层架构，将数据采集、控制逻辑和用户界面等不同层次进行 分离，提高软件的可扩展性和可维护性。
一种实现退火炉温度自动控制的设计
一种实现退火炉温度自动控制的设计摘要:该文主要介绍了退火炉温度微机控制系统，及控制系统的工作原理。
关键词:退火炉AT89S51 增量型PID算法温度控制在金属热处理中，退火工序是必不可少的，退火能够降低金属的硬度、使金属组织细化、金属性能上有利于切削加工、并金属的内应力被消除。
在退火炉工作过程中，检测控制的参数大多围绕温度进行。
退火炉的温度受多种因素、多参量的随机过程影响，很难全面考虑各种因素的影响。
此设计的温度自动控制系统，能优化大型退火炉过程控制，输出准确，满足退火炉的严格质量要求。
1 硬件部分设计1.1 系统的硬件设计分为四个部分(1)由AT89S51等组成控制系统，以AT89S51为处理核心，控制温度采集与处理，并设置温度限值报警和定值保持等功能。
选用AT89S51的P0口的0.0、0.1、0.7作为控制信号和报警信号的接口提供信号。
(2)显示操作系统由键盘、显示器构成,用来显示调节各子程序,显示退火炉的八点检测温度。
并将八路温度的平均值与设定的限值温度进行比较，在工作范围内是绿灯被点亮，超出设定范围两个红灯亮，发出超限报警信号，操作员根据报警信号进行人为操作，转入相应的处理程序，控制执行部分实现对炉温的调节。
(3)检测单元包括热电偶、变送器、电子放大电路、模数转换器组成的。
热电偶检测炉温，经过变送器将温度信号转换为电信号，在由放大电路将微弱信号，放大为0～5?V的标准信号，送入模数转换器，将模拟信号转化为数字信号，然后传送到AT89S51进行数据处理。
(4)执行单元包括数模转换器、电压电流转换电路、以及自动与手动相结合的控制阀门。
数模转换器将数字量转化为模拟量，经过运算放大器将电流信号转化为电压信号后送入模拟执行器件，由执行器件控制阀门的开度，调节煤气的输入量，以调节控制退火炉的炉温。
1.2 控制系统的工作过程首先，通过八路热电偶采集退火炉的温度，通过变送器进行信号转换、在经过放大电路将温度信号转变为0～5?V的标准电压信号送入模数转换器，模数转换器将模拟信号转化为数字信号后送入AT89S51进行数据处理。
温度控制系统课程设计
温度控制系统课程设计一、引言温度控制系统是一种常见的自动化控制系统，广泛应用于工业生产、农业生产、医疗保健等领域。
本课程设计旨在通过设计一个基于单片机的温度控制系统，让学生了解自动化控制系统的基本原理和实现方法。
二、设计目标本课程设计的主要目标是设计一个基于单片机的温度控制系统，具体包括以下方面：1. 实现温度测量功能：通过传感器获取环境温度，并将数据转换为数字信号，供单片机处理。
2. 实现温度调节功能：根据设定温度和当前环境温度，通过单片机输出PWM信号调节加热器功率，从而实现对环境温度的调节。
3. 实现显示功能：将当前环境温度和设定温度以数字形式显示在LCD 屏幕上。
4. 实现报警功能：当环境温度超过设定范围时，通过蜂鸣器发出警报提示操作者。
三、硬件系统设计1. 硬件平台选择本课程设计采用STM32F103C8T6单片机作为控制核心，具有较高的性价比和丰富的外设资源，适合用于中小规模的自动化控制系统。
2. 温度传感器选择本课程设计采用DS18B20数字温度传感器，具有精度高、响应速度快、可靠性强等优点，适合用于工业自动化控制系统。
3. LCD显示屏选择本课程设计采用1602A型液晶显示屏，具有低功耗、易于控制等优点，适合用于小型自动化控制系统。
4. 其他外设选择本课程设计还需要使用继电器、蜂鸣器、电阻等外设实现各项功能。
四、软件系统设计1. 系统架构设计本课程设计采用分层结构设计，将整个软件系统分为数据采集层、控制层和用户界面层三个部分。
其中数据采集层负责获取环境温度数据；控制层根据设定温度和当前环境温度输出PWM信号调节加热器功率；用户界面层负责显示当前环境温度和设定温度，并实现报警功能。
2. 数据采集层设计数据采集层主要负责获取环境温度数据，并将其转换为数字信号供单片机处理。
本课程设计采用DS18B20数字温度传感器实现温度测量功能，具体实现步骤如下：（1）初始化DS18B20传感器。
（2）发送读取温度命令。
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）。
《单片机原理与应用》课程设计说明书-退火炉温度控制系统
郑州航空工业管理学院《单片机原理与应用》课程设计说明书2007 级电气工程及其自动化专业0706073 班级题目退火炉温度控制系统姓名学号指导教师职称讲师二О一O 年12 月21 日摘要：目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
近年，由于CHMOS技术的进小，大大地促进了单片机的CMOS化。
CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。
这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。
因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。
CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。
采用双极型半导体工艺的TTL电路速度快，但功耗和芯片面积较大。
随着技术和工艺水平的提高，又出现了HMOS（高密度、高速度MOS）和CHMOS工艺。
CHMOS和HMOS工艺的结合。
目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已在于TTL电路。
因而，在单片机领域CMOS 正在逐渐取代TTL电路。
关键词：热电偶 A/D转换器低温报警高温报警退火炉温度度控制系统的基本原理退火炉使用电热丝加热，温度范围为0~1275℃，炉内温度值经热电偶检测后，经变送器变成0~5V范围内的电压信号送A/D转换器转换成对应的数字量。
数字量经数字滤波后送入CPU作为本次采样值。
把测量到的温度值与设定值进行比较来决定是否启动电热丝加热，若低于600℃则启动电热丝加热，若高于900℃则停止加热以达到控制温度的目的。
我的创新点：在任务要求的完成的基础上，增加以下功能，如果温度低于600℃，则亮低温报警灯，响报警器，并启动加热电阻自动加温，直至达到设定的温度。
加热过程中，若温度高于600℃则停止警报声，若温度达到设定值，灭低温报警灯，数码管显示加热后的温度值。
退火炉操作规程
退火炉操作规程引言概述：退火炉是一种常用的热处理设备，用于改善金属材料的力学性能和组织结构。
正确的操作规程对保证产品质量和生产效率至关重要。
本文将详细介绍退火炉的操作规程，包括温度控制、加热速度、保温时间、冷却速度以及操作注意事项。
一、温度控制：1.1 退火炉的温度应根据金属材料的特性和要求进行调整。
普通来说，温度应在金属材料的再结晶温度以下，但不超过其熔点。
不同材料的再结晶温度不同，所以需要根据具体情况进行调整。
1.2 在调整温度时，应逐渐升温，以避免温度梯度过大引起材料变形或者破裂。
通常，升温速度不应超过材料的热应力极限。
1.3 在达到设定温度后，应保持一段时间进行保温，以确保材料的均匀加热和晶粒的再结晶。
二、加热速度：2.1 加热速度应根据材料的热导率和尺寸进行调整。
普通来说，加热速度应适中，既要保证加热的迅速性，又要避免温度梯度过大。
2.2 对于大尺寸的材料，应适当降低加热速度，以避免内部应力过大引起变形或者裂纹。
2.3 在加热过程中，应注意避免产生过多的氧化物，可采取适当的气氛控制或者采用保护性气氛。
三、保温时间：3.1 保温时间应根据材料的厚度和性质进行调整。
普通来说，保温时间应足够长，以确保材料的充分再结晶和晶粒的长大。
3.2 对于不同材料，保温时间有所差异。
一些材料需要长期的保温，以获得较大的晶粒尺寸和更好的力学性能。
3.3 在保温过程中，应避免温度波动，以免影响材料的再结晶和晶粒生长。
四、冷却速度：4.1 冷却速度应根据材料的特性和要求进行调整。
普通来说，冷却速度应适中，既要保证材料的冷却迅速性，又要避免冷却速度过快引起材料的变形或者裂纹。
4.2 对于一些特殊材料，如高碳钢，可采用快速冷却的方法，以提高材料的硬度和强度。
4.3 冷却过程中，应避免材料与冷却介质接触过长期，以免产生过多的残存应力。
五、操作注意事项：5.1 操作人员应熟悉退火炉的结构和工作原理，并能正确操作和调整设备。
微型计算机退火炉温度控制系统
微型计算机退火炉温度控制系统
一、设计内容及要求
退火炉使用电热丝加热，温度范围为0~1000℃，炉内温度值经热电偶检测后，经变送器变成0~5V范围内的电压信号送A/D转换器转换成对应的数字量。数字量经数字滤波后送入CPU作为本次采样值。把测量到的温度值与设定值进行比较来决定是否启动电热丝加热，若低于600℃则启动电热丝加热，若高于900℃则停止加热以达到控制温度的目的。
5、画出详细的硬件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ接图。
6、给出程序设计思路、画出各程序的流程图。
7、给出地址分配表。
8、给出所有程序清单并加上必要注释。
9、完成设计说明书（列出参考文献，所用器件型号）。
指导教师签名：
二、设计任务：
1、选用8088、适当的存储器、A/D和D/A及其它接口芯片完成相应的功能。
2、每隔一秒钟对炉温连续采集三次经滤波后作为本次采样的有效值。
3、判断温度是否高于上限值900℃或低于下限值600℃，如超出该范围则分别用红、绿发光二极管和蜂鸣器报警。
4、把采集来的温度值转化成工程量在LED显示器上显示。
连续退火炉温度控制系统简介
自动化 电气 系统 的设计 分为生 产管 理级 、过程控 制级 以 及基 础 自动化 级 。其 中 ，基础 自动 化 系统 由工 艺顺序 逻 辑 控制 、 自动化仪 表系统 、电气传动 等三部 分构成 。协 调控制 、 完整 统一 的 自动化 系统就 是 由过程 控制计 算机 与基 础 自动化 系统 相互 统一 而形成 的 。下 图展 示 了退火 炉温 度控 制系统 的 硬件配 置 。
— — ，·； 叫！！竺竺！ｒ１竺 ！卜＋ｌ 卜Ｔ—＋
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图 ２燃 气控 制 回路 图
结 语
（１）热镀 锌 机组 焦 炉煤 气 的空燃 比通过 煤 气燃 烧试 验 而获得 ，既可 以有 效保证 燃烧率 ，还不 至于过 氧燃 烧 。
（２）在辐射管段 、直燃段 以及预热段 区域设定煤气 空气 、 炉温及 带温 的控 制器 ＰＩＤ参 数 ，有 效 实现 了炉温 、带 温的稳 定性 和响应 速度 。通过 参数 调整 对退 火炉操 作及 控制参 数进 行优 化 ，以提高 温度 的响应 速度 和控 制精 度 。通 过对 炉温 和 带温控制 响应 的提高 以及 对温度控 制操作方法 的优化 和改善 ， 极大 地缩 短 了带温稳 定 的时 间。在 辐射管 段 和直燃 段 ，若 机 组遇 短 时间停 机 、切 换规格 及 突然 降速 等情况 ，带温 设定 值 ±５℃的稳定时 间缩短 到 ５分钟 以内 ，确保 了充分燃烧 。凹
差 为参 考对 燃料 流量进 行调 节 ，从 而达 到炉 内设定 值 与实 际 值 的一致 。
温度滞 后时 间要 比空气及燃 料调 节 阀滞后 时间大 ，从而
求得燃料调节阀的传递函数 ： Ｇ ）：土 ， ｌ＋
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。
退火炉温度控制系统
课程设计设计题目：退火炉温度控制系统学院：专业：班级：姓名：学号：指导老师：日期：摘要退火炉是金属热处理中的重要设备，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。
退火炉温度控制的稳定性和控制精度直接影响产品的质量。
本文以AT89C51单片机为控制核心，采用模块化的设计方案，包括硬件设计与软件设计两部分。
硬件设计包括温度检测模块，按键模块，执行模块，LED显示模块，单片机最小系统。
本设计要求采用电热丝加热，通过A/D转换将采集到的温度数据输入单片机中，与系统给定值比较，从而对退火炉的温度进行控制，通过按键输入控制信号，三位LED显示炉温。
最后设计出最少拍无纹波控制器，通过MATLAB 仿真检验是否有纹波。
目录第1章绪论 (3)1.1设计背景 (3)1.2设计算法 (3)第2章课程设计的方案 (5)2.1概述 (5)2.2系统组成总体结构 (5)第3章硬件设计 (7)3.1单片机最小系统设计 (7)3.1.1单片机选择 (7)3.1.2时钟电路设计 (8)3.1.3复位电路设计 (9)3.2温度检测部分 (10)3.3按键控制电路 (12)3.4LED显示模块 (13)3.5温度控制电路 (14)第4章软件算法...................................................... - 16 -4.1程序框图 (16)4.2算法设计 (17)第5章系统仿真 (20)第6章课程设计总结................................................ - 21 -第1章绪论1.1设计背景退火炉是冶金和机械行业常用的热处理工业设备。
一般说来，退货处理工艺师冶金和机械产品的最后处理工序，它的处理效果将直接影响产品的质量。
基于8031单片机的退火炉温控系统设计
基于8031单片机的退火炉温控系统设计1设计目的该课程设计是为了让同学们在学习完《单片机原理及系统设计》后能将课本知识与实际的系统设计和应用能力的相结合的训练环节。
课程设计的任务是使学生通过应用单片机系统设计的基本理论，基本知识与基本技能，掌握单片机应用系统各主要环节的设计调试方法。
2设计任务该设计的原理是利用热电偶来检测退火炉中的炉内温度，经变送器转变成0—+5范围内的电压信号并将其传送给A/D0808转换器转换成相应的数字量，作为8031单片机的采样值，与最初设定的温度值（600℃—900℃）进行比较来确定相应的输出，来表示不同范围内的温度值，进一步采取措施来控制温度。
若低于600℃（温度下限值），则亮低温报警灯（绿色），报警器发出长音报警单片机控制加热电阻进行加热。
若温度高于900℃（温度上限值），则亮高温报警灯（黄色），报警器发出短音报警并且风机开始旋转降温。
若温度值处于正常状态（600℃~900℃)，则既不亮灯，也不响报警器。
3设计方案本方案分四个模块：单片机控制模块、温度采集模块、报警模块、附加模块。
单片机控制模块是由单片机8031、时钟电路、复位电路和外部扩展程序存储器四部分组成的最小系统来实现对退火炉的总体控制。
温度采集模块是由一片ADC0808芯片和一个滑动变阻器构成。
改变滑动变阻器的阻值可采集到其所对应的电压值即为模拟量，ADC0808芯片则将采集到的电压模拟量转换成与其相对应的数字量并且将转换的数字量传到单片机中。
报警模块是由一个高温报警灯、一个低温报警灯和一个报警器构成。
当炉内的温度超出上限时高温报警灯点亮且报警器发出长音报警，当炉内的温度低于下限值时低温报警灯点亮且报警器发出短音报警。
附加模块是由一个风机、一个滑动变阻器、一个加热电阻和一个电压表构成。
当炉内温度过高时风机开始旋转向退火炉内吹冷风来降低炉内的温度，通过调解与风机相连的滑动变阻器的阻值来控制风机的转速实现相对精准的温度控制。
退火炉温度控制系统资料
课程设计设计题目：退火炉温度控制系统学院：专业：班级：姓名：学号：指导老师：日期：摘要退火炉是金属热处理中的重要设备，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。
退火炉温度控制的稳定性和控制精度直接影响产品的质量。
本文以AT89C51单片机为控制核心，采用模块化的设计方案，包括硬件设计与软件设计两部分。
硬件设计包括温度检测模块，按键模块，执行模块，LED显示模块，单片机最小系统。
本设计要求采用电热丝加热，通过A/D转换将采集到的温度数据输入单片机中，与系统给定值比较，从而对退火炉的温度进行控制，通过按键输入控制信号，三位LED显示炉温。
最后设计出最少拍无纹波控制器，通过MATLAB 仿真检验是否有纹波。
目录第1章绪论 (3)1.1设计背景 (3)1.2设计算法 (3)第2章课程设计的方案 (5)2.1概述 (5)2.2系统组成总体结构 (5)第3章硬件设计 (7)3.1单片机最小系统设计 (7)3.1.1单片机选择 (7)3.1.2时钟电路设计 (8)3.1.3复位电路设计 (9)3.2温度检测部分 (10)3.3按键控制电路 (12)3.4LED显示模块 (13)3.5温度控制电路 (14)第4章软件算法...................................................... - 16 -4.1程序框图 (16)4.2算法设计 (17)第5章系统仿真 (20)第6章课程设计总结................................................ - 21 -第1章绪论1.1设计背景退火炉是冶金和机械行业常用的热处理工业设备。
一般说来，退货处理工艺师冶金和机械产品的最后处理工序，它的处理效果将直接影响产品的质量。
课程设计题目退火炉
第一章课程设计题目温度控制是工业控制对象中主要的被控对象之一。
本设计被控对象是退火炉，被控参数是炉内温度。
燃料为煤气，通过改变阀门的位置改变煤气的流量，从而改变炉内温度。
炉温由热电偶控制。
通过微机实现闭环控制。
要求研究的内容如下：1.设计退火炉温度控制系统框图，选择各组成元件，参数的设定。
2.设计不同算法的数字控制器对炉温进行闭环控制。
3.设计开关功能，能进行CPU选择、监视定时器复位、EPROM扩展选择开关和手动复位开关等。
4.设计LED键盘/显示板。
能用来选定控制算法；显示、输入或修改参数并显示系统温度值。
设计参数：退火炉温度检测范围是0~1000°C，炉温由热电偶检测元件检测得到。
第二章总体方案2.1 设计背景退火炉是一种新型换热设备。
广泛应用于化工、石油、食品、冶金、机械、轻工、电力、船舶、造纸、矿山、医药、集中供热等工业部门的加热、冷却、冷凝、蒸发等工艺过程中。
由于其本身所具有的许多优点，使其在各行业中的应用越来越广泛。
工业常用退火炉的发热体为电阻丝，常规方式大多采用模拟仪表测量温度，并通过控制交流接触器的通断时间比例来控制加热功率。
由于模拟仪表本身的测量精度差，加上交流接触器的寿命短，通断比例低，故温度控制精度低，且无法实现按程序设定的升温曲线升温和故障自诊断功能。
本文提出的退火炉以煤气为燃料，炉温控制系统采用多点棒形镍铬-镍硅热电偶为温度检测元件，利用高性能采样/保持器及A/D转换器以获得较高的测温精度，并采用多路模拟开关对多路温度信号进行选择，利用两片MCS-51系列单片机8031（一主一辅）实现控制算法，按键盘设定值、所测温度值，自动进行温度控制，按程序设定温度曲线升温，并具有键盘输入及LED显示功能。
另外，为提高系统工作的可靠性，本系统采用独特两片单片机（一主一辅），当主单片机出现故障时，自动切换至辅单片机工作状态，用以保证退火炉的正常使用。
采用煤气比例控制阀对煤气流量进行控制，进而控制炉温。
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课程设计退火炉温度控制系统课程设计设计题目：退火炉温度控制系统学院：专业：班级：姓名：学号：指导老师：日期：摘要退火炉是金属热处理中的重要设备，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。
退火炉温度控制的稳定性和控制精度直接影响产品的质量。
本文以AT89C51单片机为控制核心，采用模块化的设计方案，包括硬件设计与软件设计两部分。
硬件设计包括温度检测模块，按键模块，执行模块，LED显示模块，单片机最小系统。
本设计要求采用电热丝加热，通过A/D转换将采集到的温度数据输入单片机中，与系统给定值比较，从而对退火炉的温度进行控制，通过按键输入控制信号，三位LED显示炉温。
最后设计出最少拍无纹波控制器，通过MATLAB仿真检验是否有纹波。
目录第1章绪论 (3)1.1设计背景与算法 (3)第2章课程设计的方案 (5)2.1概述 (5)2.2系统组成总体结构 (5)第3章程序设计与程序清单 (7)3.1单片机最小系统设计 (7)3.1.1单片机选择 (7)3.1.2时钟电路设计 (8)3.1.3复位电路设计 (9)3.2程序清单与电路图 (11)3.3温度控制电路 (17)第4章控制算法 (18)4.1程序框图 (18)4.2算法设计 (19)第5章课程设计总结................................................ - 22 -第1章绪论1.1设计背景与算法背景:退火炉是冶金和机械行业常用的热处理工业设备。
一般说来，退货处理工艺师冶金和机械产品的最后处理工序，它的处理效果将直接影响产品的质量。
因此，对退火炉的基本要求就是根据退火处理工艺曲线，提供准确的升温，保温及降温操作，同时保证颅内各处的温度均匀。
在目前实际生产中，退火炉的种类很多，按燃料分有燃油炉、燃气炉、电炉等。
电炉按台数计算占80%，燃油炉和燃气炉占20%。
退火是金属热处理中的重要工序，它是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却（通常是缓慢冷却，有时是控制冷却）的一种金属热处理工艺。
目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善其塑性和韧性，使其化学成分均匀化，并去除其参与应力，或得到预期的物理性能。
温度控制是热处理质量控制的重要技术措施，是退火控制的核心。
智能温控将大大提高热处理质量，消除认为的不稳定因素，提高温度控制的精确程度，满足特殊材料的热处理要求。
同时，退火炉采用自动化技术控制温度，对保护生态环境方面也具有重要意义。
退火炉的炉温动态特性直接影响产品的质量，生产过程中对钢材的温升曲线有较高的要求，温度过低，达不到退火的预期目的；温度过高将导致过热，甚至过烧。
通过对退火炉中生产过程的优化控制和自动工艺管理控制，不但可以缩短生产周期，提高产量和质量，还可以减少人为因素造成的废品率。
热处理后产生的废气对自然环境的污染很大，退火炉的燃料如果是欠氧燃烧，燃料燃烧不充分，则会产生大量黑烟，而过氧燃烧又会产生氮氧化合物等有害气体。
若通过对燃烧过程进行有效控制，使燃烧在合理的空燃比下运行，则可以极大的减少退火炉对周边环境的污染，对构建科持续发展型社会就有积极的意义。
目前世界各国对能源消耗和大气环境的污染越来越重视，而我国既是钢铁大国又是能源大国，因此研究高性能退火炉温度控制系统具有极为重要的现实意义。
算法：在数字随动控制系统中，要求系统的输出值尽快地跟踪给定值的变化，最少拍控制是满足这一要求的一种离散化设计方法。
最少拍控制是一种直接数字设计方法。
所谓最少拍，就是要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期内达到无静差的稳态，是系统输出值尽快地跟踪期望值的变化。
闭环Z 传函具有形式z z z z NN ---+++=ΦφφφΛ221)(1在这里，N 是可能情况下的最小整数。
这一传函形式表明闭环系统的脉冲响应在N 个采样周期后变为零，从而意味着系统在N 拍之内达到稳态。
第2章课程设计的方案2.1概述本文提出了一种基于最少拍的退火炉温度控制系统设计方案，实现对退火炉的温度控制。
退火炉采用电热丝加热，通过巡回检测退火炉内温度，根据测量到的温度采样值与系统给定值进行比较来决定是否启动电热丝加热，用单片机作为控制器，设计出最少拍无纹波控制器，4个键盘进行温度控制值的选择，三位LED显示炉温。
2.2系统组成总体结构退火炉计算机控制系统框图如图2.1所示图2.1 利用单片机设计结构框图退火炉使用电热丝加热，温度范围为0~1000摄氏度，炉内温度值经热电偶检测后，经变送器变成0~5V范围内的电压信号送A/D转换器转换成对应的数字量。
数字量经数字滤波后送入CPU作为本次采样值。
把测量到的温度值与设定值进行比较来决定是否启动电热丝加热。
本次设计的退火炉计算机控制系统系统包括5大部分，即核心控件（89C51主控模块），复位电路，温度检测，按键，LED显示电路。
主控模块，具有控制功能，主要由AT89C51单片机组成，是退火炉温度控制系统的核心。
温度系统是受控模块，由D/A转换器和电热丝组成。
主控模块上设有4个按键和3个LED显示器，可以通过按键控制温度并通过LED数码管显示。
复位开关连接控制器的RST端，实现复位控制。
第3章程序设计与程序清单3.1单片机最小系统设计3.1.1单片机选择本次设计选择AT89C51。
（1）AT89C51单片机硬件结构：AT89C51是一种低功耗、低电压、高性能的八位CMOS单片机，片内有一个4KB的FLASH可变成可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory），它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器技术，而且其输出引脚和指令系统都与MSC-51兼容。
片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，片内的存储器允许在系统内改变程序或用常规的非易失性存储器编程。
因此，AT89C51是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用于各种控制领域。
（2）管脚说明：VCC（40）：供电电压，其工作电压为5V。
GND(20):接地。
P0端口（P0.0-P0.7）:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL 门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据、地址的第八位。
再LFASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1端口（P1.0-P1.7）：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1口缓冲器能够接收4TTL 门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高电平，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
再FLASH 编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2端口（P2.0-P2.7）：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3端口（P3.0-P3.7）：P3口管脚是一个带有内部上拉电阻的8位的双向I/O 端口，可接收输出4个TTL 门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入端时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL ）。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
复位RST(9)：复位输入。
在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。
复位后P3.0-P3.7口均置1，引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR 全部清零。
当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM 的00H 处开始运行程序。
复位操作不会对内部RAM 有所影响。
ALE/PROG (30)：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE 脉冲。
如想禁止ALE 的输出可在SFR8EH 地址上置0。
此时， ALE 只有在执行MOVX ，MOVC 指令是ALE 才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE 禁止，置位无效。
PSEN (29)：外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指令期间，每个机器周期两次PSEN 有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN 信号将不出现。
EA/VPP(31)：当__EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH ），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，__EA 将内部锁定为RESET；当__EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1(19)：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2(18)：来自反向振荡器的输出。
其引脚图如图3.1所示。
图3.1 AT89C51引脚图3.1.2时钟电路设计单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定的初态开始运行。
时钟电路 89C51单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。
在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。
由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。
内部振荡方式的外部电路如图3-1所示。
图3-1中，电容器Cl，C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在5-30pF。
晶振频率的典型值为12MHz，采用6MHz的情况也比较多。
内部振荡方式所得的时钟情号比较稳定，实用电路中使用较多。