热处理炉温控制系统设计

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温度控制系统设计毕业设计论文

目录第一章设计背景及设计意义 (2)第二章系统方案设计 (3)第三章硬件 (5)3.1 温度检测和变送器 (5)3.2 温度控制电路 (6)3.3 A/D转换电路 (7)3.4 报警电路 (8)3.5 看门狗电路 (8)3.6 显示电路 (10)3.7 电源电路 (12)第四章软件设计 (14)4.1软件实现方法 (14)4.2总体程序流程图 (15)4.3程序清单 (19)第五章设计感想 (29)第六章参考文献 (30)第七章附录 (31)7.1硬件清单 (31)7.2硬件布线图 (31)第一章设计背景及研究意义机械制造行业中，用于金属热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶惯性环节。

现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。

随着微电子技术及电力电子技术的发展，采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。

自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。

随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。

在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。

例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。

对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。

采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。

因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。

焦化炉温度控制系统设计

焦化炉温度控制系统设计
一、背景介绍
焦化炉是工业厂房中重要的设备，在石化、冶金等行业中常用于脱焦、精炼、焦炭等热处理，是生产过程中必不可少的设备。

焦化炉一般都由多
层加热层构成，热源可以是电加热、油加热甚至煤气加热，每一层的加热
都要有电器控制，影响着焦化炉整体的加热温度。

控制不好，可能导致生
产出的产品质量差，甚至导致设备的损坏，所以焦化炉温度控制系统设计
变得非常重要。

1.系统框架
（1）焦化炉温度控制系统设计的基本框架是由焦单温度控制器和多
层温度控制器组成，由焦单温度控制器控制整体的温度，多层温度控制器
主要负责具体每一层的加热温度。

（2）系统控制采用智能PID控制算法，使整个温度控制系统的反应
更快，使其对温度的控制更准确，从而达到更好的焦化效果。

（3）热量传导采用高效率的热电偶进行测量，将可靠的热量传递给
温度控制器进行运算，从而控制各个加热层的温度，从而达到较好的焦化
效果。

2、设计要求
（1）焦化炉温度控制系统要求可靠性高，故障率低，可以满足不同
场合对焦化炉的控制要求；。

基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计

课程设计姓名张镇炀学号********班级电气优创0801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。

这方面的应用大多是基于单片机进行PID 控制, 然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, PLC 在这方面却是公认的最佳选择。

加热炉温度是一个大惯性系统，一般采用PID调节进行控制。

随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID 控制功能, 因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。

本设计是利用西门子S7-300PLC控制加热炉温度的控制系统。

首先介绍了温度控制系统的工作原理和系统的组成，然后介绍了西门子S7-300PLC和系统硬件及软件的具体设计过程。

关键词：西门子S7-300PLC，PID，温度传感器，固态继电器目录摘要 (I)Abstract ........................................... 错误!未定义书签。

第一章引言 ....................................... 错误!未定义书签。

1.1 系统设计背景............................... 错误!未定义书签。

1.2 系统工作原理 (IV)1.3 系统设计目标及技术要求 (IV)1.4 技术综述 (IV)第二章系统设计 (V)2.1 控制原理与数学模型 (V)2.1.1 PID控制原理 (V)2.1.2 PID指令的使用注意事项 (VIII)2.2 采样信号和控制量分析 (IX)2.3 系统组成 (IX)第三章硬件设计 ................................................... X I3.1 PLC的基本概念 (XI)3.1.1 模块式PLC的基本结构 (XII)3.1.2 PLC的特点 (XIII)3.2 PLC的工作原理 (XIV)3.2.1 PLC的循环处理过程 (XIV)3.2.2 用户程序的执行过程 (XVI)3.3 S7-300 简介 (XVI)3.3.1 数字量输入模块 (XVII)3.3.2 数字量输出模块 (XVII)3.3.3 数字量输入/输出模块 (XVII)3.3.4 模拟量输入模块 (XVII)3.3.5 模拟量输出模块 (XVIII)3.4 温度传感器 (XVIII)3.4.1 热电偶 (16)3.4.2 热电阻 (17)3.5 固态继电器 (XX)3.5.1 概述 (18)3.5.2 固态继电器的组成 (18)3.5.3 固态继电器的优缺点 (19)第四章软件设计 ................................................. X XII4.1 STEP7编程软件简介 (XXII)4.1.1 STEP7概述 (XXII)4.1.2 STEP7的硬件接口 .......................... .. (XXII)4.1.3 STEP7的编程功能 (XXII)4.1.4 STEP7的硬件组态与诊断功能 (XXIII)4.2 STEP7项目的创建 (XXIV)4.2.1 使用向导创建项目 (XXIV)4.2.2 直接创建项目 (XXIV)4.2.3 硬件组态与参数设置 (XXIV)4.3 用变量表调试程序 (XXVI)4.3.1 系统调试的基本步骤 (XXVI)4.3.2 变量表的基本功能 (XXVII)4.3.3 变量表的生成 (XXVIII)4.3.4 变量表的使用 (XXVIII)4.4 S7-300的编程语言 (XXIX)4.4.1 PLC编程语言的国际标准 (XXIX)4.4.2 STEP7中的编程技术 (XXX)结束语 ......................................................... X XXIV 致谢 (33)参考文献 (34)附录 (35)1.1系统设计背景近年来，加热炉温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，冶金﹑机械﹑食品﹑化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉﹑热处理炉﹑反应炉，对工件的处理均需要对温度进行控制。

真空热处理炉设计

真空热处理炉设计
1.设备结构和材料选择：
真空热处理炉的基本结构应该包括炉壳、绝热层、加热元件、冷却系统、真空系统和控制系统。

炉壳通常使用不锈钢材料制成，确保耐高温和抗腐蚀性能。

绝热层可以使用陶瓷纤维或耐火砖等材料，以保持炉体内高温环境的稳定性。

2.控制系统：
真空热处理炉的控制系统应具备温度、真空度和时间等参数的监测和调控功能。

温度控制通常采用热电偶或红外线传感器，并通过PID控制算法进行调节。

真空度的监测可以使用离子计、热阴极计或负荷阀等真空测量设备进行。

3.加热元件：
加热元件是实现炉体加热的关键组成部分，常用的加热元件包括电阻丝、石墨和电磁加热器。

这些加热元件应能够快速且均匀地提供热量，并具备较高的耐热性能。

4.真空系统：
真空系统主要包括真空泵和真空度控制装置。

真空泵的选择应根据炉体的尺寸和所需真空度进行，常用的真空泵有机械泵、扩散泵和栅极离子泵。

真空度控制装置可以通过电磁阀和流量计实现对真空度的调节。

5.安全保护：
6.能量消耗优化：
为了提高真空热处理炉的能效，可以考虑采用能量回收设备，如烟气热交换器和余热利用装置，以最大程度地回收炉体散发的热能。

最后需要指出，真空热处理炉的设计除了以上所述的几个方面外，还需要根据具体工艺要求和使用环境进行细致的设计和优化。

设计师应根据材料性质、工艺要求和经济可行性等因素综合考虑，以确保真空热处理炉能够满足客户需求，并在长期运行中保持高效、可靠和安全。

步进式加热炉自动控制系统的设计

步进炉自动控制系统的设计摘要:目前，工业控制自动化技术正朝着智能化、网络化和集成化的方向发展。

通过步进梁式加热炉系统的设计，体现了当今自动化技术的发展方向。

同时介绍了软件设计思想、脉冲燃烧控制技术的特点及其在该系统中的应用。

1导言加热炉是轧钢行业必备的热处理设备。

随着工业自动化技术的不断发展，现代轧机应配备大型化、高度自动化的步进梁式加热炉，其生产应满足高产、优质、低耗、节能、无污染和生产操作自动化的工艺要求，以提高产品质量，增强市场竞争力。

中国轧钢行业的加热炉有两种:推钢炉和步进梁式炉。

然而，推钢炉长度短，产量低，烧损高。

操作不当会导致生产出现问题，难以实现管理自动化。

由于推钢炉有不可克服的缺点，步进梁炉依靠一种特殊的步进机构，使钢管在炉内做直角运动，钢管之间留有间隙，钢管与步进梁之间没有摩擦。

出炉的钢管通过提升装置卸出，完全消除了滑痕。

钢管加热段温差小，加热均匀，炉长不受限制，产量高，生产操作灵活。

其生产符合高产、优质、低耗、节能的特点。

全连续全自动步进梁式加热炉。

这种生产线具有以下特点: ①生产能耗大大降低。

②产量大幅增加。

③生产自动化水平很高。

原加热炉的控制系统多为单回路仪表和继电器逻辑控制系统，传动系统多为模拟量控制的电源装置。

现在加热炉的控制系统都是PLC或者DCS系统，大部分还有二级过程控制系统和三级生产管理系统。

传输系统都是数字DC或交流电源设备。

本项目是某钢铁集团新建的φ180小直径无缝连续钢管生产线热处理线上的一台步进梁式加热炉。

2流程描述该系统的工艺流程图如图1所示。

图1步进梁式加热炉工艺流程图淬火炉和回火炉都是步进梁式加热炉。

装载方式:侧进侧出；炉布:单排。

活动梁和固定梁由耐热铸钢制成，顶面有齿形面，钢管直径小于141.3毫米，每个齿槽内放置一根钢管。

每隔一颗牙放一根直径153.7mm的钢管。

活动横梁升降180mm，上下90mm，节距190mm，间隔145mm。

因此，每走一步，钢管都可以旋转一个角度，使钢管受热均匀，防止炉内弯曲变形。

锅炉供热控制系统设计

1 引言1．1 系统设计背景近年来，加热炉温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，冶金﹑机械﹑食品﹑化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉﹑热处理炉﹑反应炉，对工件的处理均需要对温度进行控制。

因此，在工业生产和家居生活过程中常需对温度进行检测和监控。

由于许多实践现场对温度的影响是多方面的，使得温度的控制比较复杂，传统的加热炉电气控制系统普遍采用继电器控制技术，由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制，使控制系统的体积增大，耗电多，效率不高且易出故障，不能保证正常的工业生产。

随着计算机控制技术的发展，传统继电器控制技术必然被基于计算机技术而产生PLC控制技术所取代。

而PLC 本身优异的性能使基于PLC控制的温度控制系统变的经济高效稳定且维护方便。

这种温度控制系统对改造传统的继电器控制系统有普遍性意义。

通过本设计可以熟悉并掌握西门子S7-300PLC的原理与功能以及它的编程语言，以自动控制理论为指导思想，解决工业生产及生活中温度控制的问题。

1．2 系统工作原理加热炉温度控制系统基本构成如图1-1所示，它由PLC主控系统、固态继电器、加热炉、温度传感器等4个部分组成。

PLC主控系统图1-1 加热炉温度控制系统基本组成加热炉温度控制实现过程是:首先温度传感器将加热炉的温度转化为电压信号，PLC主控系统内部的A/D将送进来的电压信号转化为西门子S7-300PLC可识别的数字量，然后PLC将系统给定的温度值与反馈回来的温度值进行比较并经过PID运算处理后，给固态继电器输入端一个控制信号控制固态继电器的输出端导通与否从而使加热炉开始加热或停止加热。

既加热炉温度控制得到实现。

其中PLC主控系统为加热炉温度控制系统的核心部分起着重要作用。

1．3 系统组成本系统的结构框图如图2-3所示。

由图1-2可知，温度传感器采集到数据后送给S7-300PLC，S7-300PLC通过运算后给固态继电器一个控制信号从而控制加热炉的导通与否。

热处理炉燃烧控制系统介绍

热处理炉燃烧控制系统介绍热处理炉的控温方式可分为自动控制和手动控制两种方式。

自动控制通过采集炉内实际温度数据与设定的工艺数据作比较,然后仪表内部专家PID进行计算后输出脉冲信号控制烧嘴按脉冲方式比例燃烧，从而控制炉温。

采用脉冲高速烧嘴、脉冲式燃烧、大小火切换方式控制炉温，设有自动点火、熄火保护、自动控温、超温报警保护等功能。

控温热电偶布置于炉顶，控温仪表采用日本岛电FP93智能温控仪执行温度控制,调节在单位时间内烧嘴的输出功率来达到控制温度目的。

控制原理：热处理炉3个温区，每一个温区配一只控温热电偶，它将本区的检测到的温度信号反馈给FP93表，经仪表内部PID运算后输出信号，控制空气阀门开启度，实现阀门“大小”开关状态，然后根据空气的压力通过进口空燃比例调节阀调节供给烧嘴天然气的大小来达到控制火焰的大小，实现自动控温。

自动点火：每台燃烧系统先由助燃风预扫气后，再启动点火装置，当某个温区的开关信号经按钮开关或计算机给出时，此温区的燃烧控制器给出点火信号：（1）打开此温区的天然气气电磁阀，同时高压点火变压器点火针端打出高压火花，引燃煤气空气比例混合气体。

（2）如一次点火失败，燃烧控制器自动识别并再点火三次，当点燃后正常燃烧时烧嘴里的火焰检测针识别后反馈给燃烧控制器，同时高压点火变压器停止点火，此温区的天然气气电磁阀处于常开状态，助燃风持续供风，此时正常燃烧。

（3）当某温区无煤气或空气时或空燃比例失常时，此温区点火将失败，此时燃烧控制器发出故障信号并声光报警提示，同时关闭此温区天然气电磁阀停止点火。

（4）当煤气总管道压力过高或过低时，压力开关将自动切断煤气总电磁阀，停止供气，均不能点火燃烧且发出声光报警控制。

控制仪表采用日本公司的高精度智能数控仪FP93，该表内置“专家PID”调节模型，程序控段制。

具有无超调、无欠调的高调节品质，质量可靠、电压、环境温度适应范围宽，抗干扰能力强等优点。

该表操作简单。

显示设定值和实测值，具有PID参数自整定，热电偶或系统误差校正等多种功能系统中配置超温报警功能，一旦出现超温，立即发出声光报警并及时燃烧控制回路,确保安全。

热处理炉施工组织设计

热处理炉施工组织设计引言概述：热处理炉是用于对金属材料进行热处理的设备，其施工组织设计直接影响到炉子的使用效果和安全性。

本文将就热处理炉施工组织设计进行详细探讨，从不同角度分析如何设计一个高效、安全的热处理炉。

一、炉体结构设计1.1 炉体材料选择：选择高温耐磨、耐腐蚀的材料，如合金钢、不锈钢等。

1.2 炉体结构设计：考虑到炉体的强度和稳定性，设计合理的结构，如加强筋、支撑等。

1.3 炉体隔热设计：采用隔热材料，如陶瓷纤维、耐火砖等，提高炉体的保温性能。

二、加热系统设计2.1 加热方式选择：根据热处理要求选择合适的加热方式，如电加热、燃气加热等。

2.2 加热控制系统设计：设计智能化的加热控制系统，确保炉温的准确控制。

2.3 加热均匀性设计：采取合理的加热布局和控制方式，保证炉内温度的均匀性。

三、冷却系统设计3.1 冷却介质选择：选择合适的冷却介质，如水、空气等，根据热处理要求进行设计。

3.2 冷却速度控制：设计合理的冷却系统，控制冷却速度，确保热处理效果。

3.3 冷却均匀性设计：考虑炉内冷却介质的流动性，设计合理的冷却系统，保证冷却的均匀性。

四、安全保护系统设计4.1 炉体安全防护：设计安全防护装置，如温度报警系统、漏电保护系统等，确保操作人员安全。

4.2 炉体气体排放系统设计：设计合理的气体排放系统，排除燃烧产生的有害气体，保护环境。

4.3 炉体紧急停机系统设计：设计紧急停机按钮或者系统，确保在紧急情况下及时停机，避免事故发生。

五、维护保养系统设计5.1 定期检查维护计划：制定定期的检查维护计划，确保炉体设备的正常运行。

5.2 防腐蚀措施设计：设计合理的防腐蚀措施，延长炉体的使用寿命。

5.3 紧急维修预案设计：制定紧急维修预案，确保在设备故障时能够及时维修，减少停机时间。

总结：热处理炉施工组织设计是一个复杂的工程，需要考虑到炉体结构、加热系统、冷却系统、安全保护系统和维护保养系统等多个方面。

惟独综合考虑这些因素，设计出高效、安全的热处理炉，才干保证炉子的正常运行和生产效果。

WZ003530热处理炉的控制系统改造——《IndustrialHeating》,2011,VLXXXI,No.5,p32(英)

／１０２４＝０．３０７ｍｍ／ｐｐｒ，将脉冲当量乘以脉冲数即得到实际压放量。
［２］霍乃礼，幸起宏，仲崇岵，等．智能化电极压放量检测仪的
研制［Ｊ］．铁合金，１９９７（３）：４５－５０．［３］苏家健，施庆平，顾阳，等．电极压放量监控系统的技术研究［Ｊ］．铁合金，２００７（４）：３５－３７．
６８
童
加
熟
２０１３年第４２卷第２期
ＶＯ１．４２ＮＯ．２２０１３
ＩＮＤＵｓＴＲＩＡＬＨＥＡＴＩＮＧ
检测精度 ≤ ０．５ｍｍ。
根据机械结构选择测距轮的直径为Ｄ：１００ｍｍ（相
出现编码器检测系统烧毁，进而影响控制系统运行。后经改造后至今运行正常没有在出现类似故障。这种新型检测系统在随后的项目中得到普遍应用。
３２．６Ｈｚ小于编码器最大脉冲频同时也小于ＰＬＣ高速
控制系统根据编码器的线性分辨率Ｒ＝１０２４ｐｐｒ及
计数模板的最高输入频率（２０ｋＨｚ），满足工艺要求。
测距轮的直径Ｄ＝１００ｍｍ，计算出脉冲当量Ｂ＝ｌＯＯｎ
ｃ：：ｃ镓ｃｃ：ｃｃｃｃｃｃ。
３．２新型编码器检测系统原理
编码器选用单圈绝对值型，测距轮的角位移信号被转换为４～２０ｍＡ模拟量信号，通过信号隔离器后，经过屏蔽电缆进入模拟量输入模块，最终被采集到ＰＬＣ里，由程序计算出电极的压放量。实际中，由于电极带有强电，一旦编码器检测轮绝缘失效，或有异物跌落在编码器和电极间，都导致强电由编码器进入控制系统使控制系统烧毁，造成重大损失。在某项目使用时就出现过上述故障，所以检测系统在设计时必须考虑绝缘及信号隔离（见图２）。

热处理炉温控制系统设计

实现控制算法、程序升温、键盘输入、显示等功能，可实现电炉输入功率的连续调节和温度的连续控制，能做到小超调甚至无超调，小稳态误差甚至无稳态误差 …；并且按照工程经验选取合适参数，通过仿真验证了此方法控制炉温的准确性。
Ａｂｓｔｒａｃｔ
ＴｈｅｈａｒｄｗａｒｅｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｂｙＡＴ８９Ｃ５１ＭＣＵ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ，ｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｗｅｒ，ｓｉｇｎａｌａｍｐｌｉｆｉｅｒ，ａｎａｌｏｇ — ｔ０一ｄ．ｇ —
桑森田国会晁彦举（山东大学控制科学与工程学院，山东济南２５００６１）
・
摘
理炉温控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。硬件部分由ＡＴ８９Ｃ５１单片机、温度检测电路、电源电路、信号放大电路、ＡＤ模数转换电路、键盘输入电路、显示电路及执行电路等组成。其中信号放大电路将温度检浸４
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＴ８９Ｃ５１，ｆｕｒｎａｃｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｄａｈｉｌｉｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

热处理炉控制系统介绍

热处理炉控制系统介绍热处理炉控制系统是用于控制和监控热处理炉的一种自动化系统。

热处理炉是用于加热金属工件以改变其物理和化学性质的设备，常用于金属加工和制造业中。

通过使用热处理炉控制系统，操作人员可以实现对炉子温度、压力、气氛和时间等参数的精确控制，从而提高生产效率和产品质量。

热处理炉的控制系统通常由以下几个组成部分构成：传感器、执行机构、控制器和人机界面。

首先，传感器是热处理炉控制系统中的重要组成部分，用于感知炉子内部各种参数，如温度、压力、流量、气氛等。

常见的传感器包括热电偶、压力传感器和气氛传感器等。

传感器将感知到的信息转化为电信号，并传输给控制器。

其次，执行机构是根据控制器的信号进行操作的设备，用于控制炉子内的温度、压力和气氛等参数。

常见的执行机构包括加热器、冷却装置、气氛调节装置等。

执行机构根据控制器的指令，调节炉子内的参数，以实现所需的热处理效果。

控制器是热处理炉控制系统中的大脑，负责接收传感器传输过来的信号，进行数据处理和算法运算，并根据预设的控制策略生成控制信号，控制执行机构的运行。

控制器通常采用单片机、PLC或计算机等硬件设备，并配备相应的控制软件。

最后，人机界面是热处理炉控制系统与操作人员之间的交互界面。

通过人机界面，操作人员可以进行参数设定、监控炉子工作状态、记录和保存数据等操作。

人机界面通常是采用触摸屏、键盘和鼠标等输入设备，显示屏等输出设备。

操作人员可以通过人机界面直观地了解炉子的运行情况，并进行相应的操作。

除了上述的基本组成部分之外，一些先进的热处理炉控制系统还可以具备其他功能，如远程监控和报警、数据存储和分析、故障诊断和自动校准等。

这些功能可以帮助企业实现生产过程的数字化管理，提高生产效率和产品质量，降低成本和能源消耗。

总之，热处理炉控制系统是现代化制造企业中不可或缺的一部分。

通过使用热处理炉控制系统，企业可以实现对热处理工艺的精确控制，提升产品质量和经济效益。

随着科技的不断进步，热处理炉控制系统将继续向着智能化、自动化和高效化的方向发展，为企业的发展提供更加可靠和稳定的技术支持。

工业烘干炉温度自动控制系统

摘要本文设计一个工业烘干炉温度自动控制系统，根据该控制系统的基本设计要求，设计出系统总体结构框图以及软件流程图，并对该控制系统的性能和特点做了详细的论述。

该控制系统主要内包括单片机最小系统、温度检测电路、温度控制电路、键盘显示电路，以及电源电路、报警电路等。

系统中采用PID控制算法，根据对炉温要求来控制固态继电器导通可控硅从而控制电加热管的加热时间来进行温度控制。

可控硅控制电加热管以便达到控制温度的目的。

系统中设计了人机对话接口电路，来完成温度显示及参数修改功能，在任何时候可监测到系统运行状态及运行结果。

本系统具有自动控温、自动显示、声光报警、参数可控可调等优点，采用微机控制保证了系统工作的可靠性和稳定性，该系统具有广阔的发展前景。

关键词：温度自动控制单片机系统 A/D转换AbstractThis paper designs an industrial drying furnace temperature automatic control system, according to the control system of basic design requirements, design the system overall structure diagram and software flow chart of the control system, and the performance and characteristics do the detailed discussion.This control system mainly in single chip minimize system, including temperature detection circuit, temperature control circuit, keyboard display circuit, and power circuit, alarm circuit, etc. Using PID control algorithm in the system, according to requirements to control temperature of conduction SCR soild-state relay to control electric heating pipes heating time to temperature control. Silicon-controlled rectifier control electric heating pipes in order to achieve the purpose of temperature control. System design human-machine conversation, interface circuit to complete temperature display and parameter modification function, at any time to monitor system can be running state and operation results.This system possesses automatic temperature control, automatic display, sound-light alarm, parameter controllable adjustable wait for an advantage, using microcomputer control guarantees the system reliability and stability, work this system has broad prospects for development.Keywords：Automatic Temperature Contro l Single-chip Microcomputer system A/D conversion目录第1章绪论 (1)1.1课题研究的目的及意义 (1)1.2课题研究背景及国内外研究现状 (1)1.2.1 课题的研究现状 (2)1.2.2 发展趋势 (5)1.3课题研究的主要内容 (6)第2章控制系统总体方案的确定 (7)2.1控制系统方案的确定 (7)2.1.1 控制要求 (7)2.1.2 系统组成 (7)2.2测温元件的选择 (8)2.2.1 温度传感器的选择 (8)2.2.2 A/D转换器的选择 (9)2.3执行机构的选择 (9)2.4外围设备的选择 (10)2.4.1 显示器的选择 (10)2.4.2 键盘的选择 (12)2.5单片机的选择 (13)第3章控制系统硬件设计 (15)3.1微处理器ATMEL89C51 (15)3.1.1 89C51 性能及特点 (15)3.1.2 程序存储器的选择 (15)3.1.3 AT89C51 硬件结构及引脚 (16)3.2前向通道的设计 (20)3.2.1 集成温度传感器AD590 (20)3.3A/D转换接口电路的设计 (23)3.3.1 转换器ADC0809及其接口电路 (23)3.4后向通道的设计 (28)3.4.1 固态继电器的选择 (28)3.4.2 固态继电器与单片机的接口电路 (30)3.5系统电源的设计 (31)3.6人机对话接口电路的设计 (32)3.6.1 可编程并行接口芯片8255A及其接口电路 (32)3.6.2 报警电路的设计 (35)3.6.3 带看门狗和电源监控功能的复位芯片MAX813L (36)4.1数学模型的建立 (39)4.2控制算法 (39)4.3PID参数的整定 (40)第5章控制系统软件流程图设计 (44)5.1系统的工作过程 (44)5.2系统程序设计 (44)5.2.1 主程序设计 (44)5.2.2 中断程序的设计 (45)5.2.3 PID计算程序 (47)5.2.4 键盘输入子程序流程图 (49)5.2.5 显示子程序流程图 (50)总结................................................. 错误!未定义书签。

30CrMnSiA钢调质热处理炉温智能控制系统

图；出了提控制机理和Ａ控制算法，Ｉ分析了控制程序的基本思路和依据智能控制算法所设计的程序。对系统的硬件和软件部分进行了设计；针对可能出现的掉电、断偶等现象能够实现故障自；高了系统的检提
稳定性。
关键词：质处理；能控制；制算法调智控中图分类号：Ｇ５．文献标识码：Ｔ１５１Ａ
２００７年第４期
地将采集来的数据与原设计值进行比较和分析，再转化为控制量，并通过过程输出接口作用于受控对象，经数字／模拟转换后将数字量转换为模拟量，从
而控制继电器的工作，确定热处理炉的通电状况。３ＣＭＳ０ｒｎｉＡ钢调质热处理炉温智能控制系统由
１总体设计思路
智能控制系统通过其过程模拟量输入通道，通
过传感器将系统的温度值转换为电压值，再通过当
前采样时刻的瞬时值经模拟／数字转换后进行扫描
采样，系统微机将采样结果读入内存中，并依据需要对采样数据进行数字滤波及工程量换算等数据处理
及加工。其中采样周期的长短依据控制过程的不同而有区别。软件控制系统通过计算和处理后，及时
回火，它将决定３ＣＭＳ０ｒｎｉＡ钢件最终的使用性能。因此，控制好它的调质热处理过程就成了关键。
目前对３ＣＭｎｉ钢调质热处理控制过程普０ｒＳＡ
遍采用的方式是通过加热炉自带的温控装置进行温度控制，如果使用时间过长，一般温度偏差较大，在有些工厂中对３ＣＭＳ０ｒｎｉＡ钢调质热处理控制过程

基于单片机的模糊PID温度控制系统设计

摘要温度控制在热处理工艺过程中,是一个非常重要的环节。

控制精度直接影响着产品质量的好坏。

本文研究的电炉是一种具有纯滞后的大惯性系统，传统的加热炉控制系统大多建立在一定的模型基础上，难以保证加热工艺要求。

因此本文将模糊控制算法引入传统的加热炉控制系统构成智能模糊控制系统。

本文以模糊自整定 PID 控制算法为基础，设计以8031单片机为主体的控制系统控制电炉,构成一个能进行较复杂的数据处理和复杂控制功能的智能控制器，使其既可与微机配合构成控制系统，又可作为一个独立的单片机控制系统，具有较高的灵活性和可靠性。

单片机根据输入的各种命令，进行智能算法得到控制值，输出脉冲触发信号，通过过零触发电路驱动双向可控硅，从而加热电炉。

本文提出的基于模糊的自整定 PID 控制算法的控制系统具有真正的智能化和灵活性，有自动检测、数据实时采集、处理及控制结果显示等功能，对提高电炉温度的控制精度具有较好的意义。

关键词：电炉；单片机；模糊 PID。

AbstractTemperature in heat treatment craft is very important. Control precision effect directly the quality of the product. The electric stove is a kind pure great inertia system, and the traditional heat control system is based on some certain model, so is hard to satisfy the technological requirement.This paper will adopt fuzzy control algorithm to build a intelligent fuzzy control system.In this paper, we use fuzzy self-regulated PID algorithmt to design a electric stove control system depending on mainly 8031 chip and build a intelligent controller which can process complicated data and realize complicated control functiong, meanwhile is alao regarded as an independent SCM control system which has higher flexibility and dependability. The SCM accords to all kinds input orders to carry out intelligent algorithm in order to get control value, then to feed out the pulse signal to trigger circuit and drive the two-way silicon in order to heat the stove.The control system based fuzzy self-regulated PID algorithm has real intelligence and flexibility. The functions include automatic detection, real-time data gather and precess and displaying the control output and so on, which do well in improving the control precision. Keyword：Electric stove；SCM；Fuzzy PID.目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 控制器发展现状 (1)1.2.1 PID 控制器的发展现状 (1)1.2.2 模糊 PID 控制 (2)1.2.3 模糊自整定 PID 控制 (2)1.3 电炉采用模糊自整定 PID 控制的可行性 (2)第2章模糊自整定 PID 控制器的设计 (4)2.1 模糊推理机的设计 (4)2.1.1 模糊推理机的结构 (4)2.1.2 模糊推理机的设计 (4)2.1.2.1 精确量的模糊化 (5)2.1.2.2 建立模糊控制规则和模糊关系 (5)2.1.2.3 输出信息的模糊决策 (6)2.2 模糊自整定 PID 控制器 (6)2.2.1 PID 参数对 PID 控制性能的影响 (6)2.2.2 模糊自整定 PID 控制器 (7)2.3 模糊自整定 PID 控制器性能的研究 (8)2.3.1 Matlab 仿真结构图 (8)2.3.2 惯性时间常数的影响 (9)2.4 仿真结果分析 (10)第3章系统硬件和电路设计 (11)3.1引言 (11)3.2 系统的总体结构 (11)3.3 温度检测电路 (12)3.3.1 温度传感器 (12)3.3.2 测量放大器的组成 (12)3.3.3 热电偶冷端温度补偿方法 (13)3.4 多路开关的选择 (13)3.5 A/D转换器的选择及连接 (14)3.6 单片机系统的扩展 (15)3.6.1 系统扩展概述 (15)3.6.2 常用扩展器件简介 (16)3.7 存储器的扩展 (17)3.7.1 程序存储器的扩展 (17)3.7.1.1只读存储器简介 (17)3.7.1.2 EPROM2764简介 (17)3.7.2 数据存储器的扩展 (18)3.7.2.1数据存储器概述 (18)3.7.2.2静态RAM6264简介 (19)3.7.2.3数据存储器扩展举例 (19)3.8 单片机I/O口的扩展（8155扩展芯片） (20)3.8.1 8155的结构和引脚 (20)3.8.2 8155的控制字的及其工作方式 (21)3.8.3 8155与8031的连接 (22)3.9 看门狗、报警、复位和时钟电路的设计 (23)3.9.1看门狗电路的设计 (23)3.9.2报警电路的设计 (23)3.9.3复位电路的设计 (24)3.9.4 时钟电路的设计 (25)3.10 键盘与显示电路的设计 (25)3.10.1 LED数码显示器的接口电路 (25)3.10.2键盘接口电路 (26)3.11 DAC7521数模转换接口 (27)3.12 隔离放大器的设计 (28)3.13 可控硅调功控温 (29)3.13.1过零触发调功器的组成 (29)3.13.2主要电路介绍 (30)3.14 单片机开关稳压电源设计 (31)第4章系统软件设计 (32)4.1 主要程序的框图 (32)4.1.1主程序框图 (32)4.1.2键盘中断服务子程序 (33)4.1.3恒温及升温测控子程序 (34)4.1.4降温测控子程序 (35)4.2 模糊自整定 PID 控制算法 (36)致谢 (39)参考文献 (40)附录 (42)第1章绪论1.1 引言电炉是热处理生产中应用最广的加热设备，通过布置在炉内的电热元件将电能转化为热能,借助辐射与对流的传热方式加热工件。

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。

(word完整版)加热炉温度控制系统..

第1章绪论1.1 综述在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。

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。

无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。

自18世纪工业革命以来,工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。

在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素.在现代化的工业生产中,电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数.例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中,人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。

1.2 加热炉温度控制系统的研究现状随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。

单片机温度控制系统是数控系统的一个简单应用，在冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各类工业中,广泛使用于加热炉、热处理炉、反应炉等.温度是工业对象中的一个重要的被控参数。

由于炉子的种类不同，因而所使用的燃料和加热方法也不同，例如煤气、天然气、油、电等；由于工艺不同，所需要的温度高低不同,因而所采用的测温元件和测温方法也不同;产品工艺不同，控制温度的精度也不同，因而对数据采集的精度和所采用的控制算法也不同。

传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差,单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。

不仅如此，传统的控制方式不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于它主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。

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。

热处理炉温度监控系统

热处理炉温度监控系统背景热处理是金属材料在特定温度条件下进行加热和冷却的过程，以改变材料的微观组织和机械性能。

热处理工艺的成功与否直接关系到材料的品质和可靠性。

在热处理过程中，温度控制是关键的环节。

不同的材料和工艺要求不同的温度控制，同时，炉内的温度分布也会影响到材料的热处理效果。

热处理炉温度监控系统是为了解决热处理过程中温度控制的问题而开发的一种设备。

该系统通过实时监控炉内的温度变化，对温度进行控制和调整，达到预定的温度要求，以提高热处理工艺的可靠性和重复性。

系统概述热处理炉温度监控系统包括两部分：硬件设备和软件系统。

硬件设备包括温度传感器、温控仪、执行器等部分。

软件系统包括监控软件和控制软件两部分。

硬件设备热处理炉温度监控系统的核心是温度传感器。

传统的温度传感器有热电偶和热电阻两种。

热电偶是以金属导线的热电势产生热电流，并根据温度的变化而改变电压信号，从而测量温度。

热电阻则是利用电阻值随温度变化的规律来测量温度。

传感器将炉内的温度信号传输到温控仪（PID控制器）中，控制温度的升降。

温控仪的核心是PID算法，其根据传感器反馈的温度信号，通过比例、积分、微分三个控制因子来调整温度，实现对炉内温度的精确控制。

执行器包括电磁阀、电热丝、电机等，在温度控制的过程中进行开关调节，以改变炉内的温度。

软件系统热处理炉温度监控系统的软件系统是整个系统的核心。

监控软件是安装在计算机上的，通过串口通信、网络通信等方式获取炉内的温度数据，并实时显示在计算机上。

监控软件可以对温度进行实时监管和数据记录，以及生成各种温度变化曲线、统计报表等。

控制软件是用来设置温度要求、设定控制算法等，通过与硬件设备进行数据交互进行需求调整。

系统优势热处理炉温度监控系统具有以下优势：1.精确控制：通过PID算法实现对炉内温度的精确控制。

2.自动化控制：通过软件设定温度要求，自动实现温度升降调节，提高了工作效率。

3.实时监控：实时监控炉内温度变化，通过数据分析和曲线绘制，了解物料的热处理情况。

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