温度测量及自动控制系统
温度控制工作原理
温度控制工作原理
温度控制是一种常见的自动控制系统，其工作原理主要包括传感器测量、信号处理和执行器控制三个步骤。
在温度控制系统中，首先需要使用温度传感器来测量环境的温度。
这些传感器可以是热敏电阻、热电偶、热电阻等。
传感器将温度转化为电信号，并将其发送给信号处理部分。
接下来，信号处理部分将接收到的电信号进行处理和转换，以便后续的控制和操作。
这个过程通常包括放大、滤波、线性化和数字化等步骤。
信号处理的目的是将传感器测得的温度信号转换为适合后续控制器处理的信号。
最后，控制器接收到经过信号处理的温度信号，并根据预设的温度设定值和算法进行计算和决策，以确定是否需要采取控制措施。
控制器可以是PID控制器、模糊控制器或者其他类型的控制器。
根据计算结果，控制器将信号发送给执行器。
执行器负责根据控制器的指令来控制环境条件，以实现温度的调节。
执行器可以是加热器、冷却器、风扇等。
通过控制执行器的工作状态和功率，温度可以被保持在预设的设定值附近。
整个温度控制的过程是一个反馈循环，温度测量值不断地被传感器测量、信号处理和控制器计算，然后再通过执行器进行调节，以实现温度控制的精确度和稳定性。
自动控制系统的工作原理
自动控制系统的工作原理
自动控制系统的工作原理是通过感知和测量外部环境的变化，将这些变化信息反馈给控制器，控制器根据预设的控制策略和目标，对执行器发出指令，调整系统的输出，使得系统能够稳定地运行在预期的状态。
其主要包括以下几个步骤：
1. 传感器感知外部环境：自动控制系统会通过传感器来感知外部环境中的各种变量。
这些传感器可以测量温度、压力、速度、位置等。
感知到的变量值会被传输到控制器中。
2. 数据处理和控制策略：控制器接收传感器传输的变量值后，会对这些数据进行处理和分析，根据预设的控制策略来确定下一步的动作。
控制策略可以是一系列的逻辑规则、数学模型或者以机器学习为基础的算法。
3. 输出信号和执行器操作：控制器根据控制策略计算得到的结果，生成对执行器的控制信号。
执行器接收到这些信号后，执行相应的操作，如控制电动机的转速、阀门的开关等。
4. 反馈信号和调整：自动控制系统通常还会有反馈环节，通过传感器监测系统的输出，并将这些信息反馈给控制器。
控制器根据反馈信号与预期值之间的差异，调整控制策略和执行器操作，使得系统能够持续地接近目标状态。
通过不断地感知、处理和调整，自动控制系统能够实现对系统变量的准确控制和稳定运行。
这种工作原理广泛应用于工业自动化、智能交通系统、机器人等各个领域。
自动控制系统基本概念化工工艺
AA A
分支点
输入信号:作用于方框上的信号;输出:由方框送出的信号。
二.自动控制系统的表示形式 1. 方框图
•
f 干扰作用
给定值 偏差
操纵变量
被控变量
控制器
控制阀
x
z
e
p
q
对象
y
测量值
测量元件 及变送器
方框图的作用:用箭头表示自动控制系统各个组成环节之 间的相互影响和信号联系。
二.自动控制系统的表示形式
自动控制系统基本概念化工工艺
绪论
主要内容：
•
• 生产过程自动化的含义
• 实现生产过程自动化的目的
• 生产过程自动化的发展状况
• 现代自动化技术特点
• 学习本课程的重要性
一、生产过程自动化的含义
在生产设备上配备一些自动化的装置,代替操作人员的 部分直接劳动,使生产在不同程度上自动地进行的过程
•
称生产过程自动化。
给定值 偏差 控制器
干扰作用 f
操纵变量q
控制阀
对象
被控变量y
x
z
e
p
测量值
测量元件 及变送器
自动控制系统方框图
画出该温度控制系统的方块图,指出被控对象、被控变量、 操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？
•
给定值 偏差 控制器
干扰作用 f
操纵变量q
控制阀
对象
被控变量 y
x
z
e
p
测量值
测量元件 及变送器
给定值 偏差
x
z
e
控制器
p
干扰作用 f
操纵变量q
控制阀
对象
被控变量 y
温度控制系统实验报告
温度控制系统实验报告温度控制系统实验报告一、引言温度控制系统作为现代自动化领域的重要组成部分，广泛应用于工业生产、家电和环境控制等领域。
本实验旨在通过搭建一个简单的温度控制系统，了解其工作原理和性能特点。
二、实验目的1. 了解温度控制系统的基本原理；2. 掌握温度传感器的使用方法；3. 熟悉PID控制算法的应用；4. 分析温度控制系统的稳定性和响应速度。
三、实验装置本实验使用的温度控制系统由以下组件组成：1. 温度传感器：用于测量环境温度，常见的有热敏电阻和热电偶等；2. 控制器：根据温度传感器的反馈信号，进行温度控制；3. 加热器：根据控制器的输出信号，调节加热功率；4. 冷却装置：用于降低环境温度，以实现温度控制。
四、实验步骤1. 搭建温度控制系统：将温度传感器与控制器、加热器和冷却装置连接起来，确保各组件正常工作。
2. 设置控制器参数：根据实际需求，设置控制器的比例、积分和微分参数，以实现稳定的温度控制。
3. 测量环境温度：使用温度传感器测量环境温度，并将测量结果输入控制器。
4. 控制温度：根据控制器输出的控制信号，调节加热器和冷却装置的工作状态，使环境温度保持在设定值附近。
5. 记录数据：记录实验过程中的环境温度、控制器输出信号和加热器/冷却装置的工作状态等数据。
五、实验结果与分析通过实验数据的记录和分析，我们可以得出以下结论：1. 温度控制系统的稳定性：根据控制器的调节算法，系统能够在设定值附近维持稳定的温度。
但是，由于传感器的精度、控制器参数的选择等因素，系统可能存在一定的温度波动。
2. 温度控制系统的响应速度：根据实验数据，我们可以计算出系统的响应时间和超调量等参数，以评估系统的控制性能。
3. 温度传感器的准确性：通过与已知准确度的温度计进行对比，我们可以评估温度传感器的准确性和误差范围。
六、实验总结本实验通过搭建温度控制系统，探究了其工作原理和性能特点。
通过实验数据的分析，我们对温度控制系统的稳定性、响应速度和传感器准确性有了更深入的了解。
温控系统的工作原理与调试方法
温控系统的工作原理与调试方法温控系统是一种常见的自动控制系统，在许多领域中都有广泛应用，包括家庭、商业和工业环境。
它通过测量、监控和调节温度，以确保环境的舒适性和设备的正常运行。
本文将介绍温控系统的工作原理，并提供一些常用的调试方法。
一、工作原理温控系统的工作原理基于负反馈原理，通过不断测量环境的温度，并将实际温度与设定温度进行比较，以提供准确的温度控制。
1. 传感器：温控系统通常使用温度传感器来测量环境温度，最常见的传感器是热敏电阻（RTD）或热电偶（TC）。
传感器将温度转化为电信号，并将其发送到控制器。
2. 控制器：控制器是温控系统的核心部件，它接收传感器发送的信号，并与设定温度进行比较。
如果实际温度与设定温度不一致，控制器将发出指令，控制执行机构进行调整。
3. 执行机构：执行机构根据控制器的指令来进行温度调节。
例如，在家庭温控系统中，执行机构可以是空调或暖气设备。
控制器根据传感器的反馈信号来控制执行机构的启停和调节。
二、调试方法1. 首次安装和调试：在安装新的温控系统或更换控制器时，需要进行基本的调试。
首先，确保传感器正确连接并正常工作。
然后，设定一个目标温度并观察控制器的反应。
如果控制器没有启动相应的设备，检查电源和连接是否正确。
2. 温度校准：温控系统的准确性至关重要。
定期进行温度校准可以确保系统的稳定性和可靠性。
使用标准温度源，例如温度计或温度模拟器，将其与温控系统进行比较，并根据需要进行微调。
3. 故障排除：如果温控系统出现故障，需要进行故障排除。
首先，检查传感器的连接和工作状态。
如果传感器损坏或松动，可能会导致不准确的温度读数。
其次，检查控制器的设置和参数。
如果设置不正确，温控系统无法正常运行。
最后，检查执行机构是否正常工作，例如检查空调或暖气系统是否启动。
4. 定期维护：温控系统需要定期的维护保养，以确保其可靠性和长寿命。
这包括清洁传感器、检查和更换电池（如果适用）、清洁或更换执行机构等。
基于STM32智能温控箱控制系统的设计
基于STM32智能温控箱控制系统的设计智能温控箱控制系统是一种常见的应用于工业控制领域的智能化控制系统。
本文基于STM32单片机，对智能温控箱控制系统进行设计和实现。
一、系统需求分析智能温控箱控制系统需要实现以下功能：1.对温度进行精确测量和控制；2.实时监测温度，并显示在控制面板上；3.能够根据设定的温度进行自动控制，实现温度稳定在设定值附近；4.通过人机界面（HMI）使用者可以对温度设定值、报警温度等进行设置和调整；5.当温度超过设定的报警温度时，能够及时报警；6.提供通讯接口，与上位机或其他设备进行通信，实现远程监控和控制。
二、系统硬件设计1.采用STM32单片机作为主控芯片，具有强大的计算和处理能力；2.温度传感器使用DS18B20数字温度传感器，可以实现对温度的高精度测量；3.控制面板采用LCD显示屏，用于显示温度和参数设置，并提供操作按键；4.报警部分使用蜂鸣器进行报警，并可以通过控制面板上的开关进行开启或关闭。
三、系统软件设计1.硬件初始化：初始化STM32芯片、温度传感器和控制面板；2.温度测量：通过DS18B20传感器读取温度值，并进行数字转换，得到实际温度值；3.温度控制：根据设定的温度值进行控制，通过PID算法控制温度稳定在设定范围内；4.参数设置：通过控制面板上的键盘输入，可以设置温度设定值、报警温度等参数；5.报警检测：检测当前温度是否超过设定的报警温度，若超过则触发报警；6.通讯接口：通过串口或其他通讯方式，实现与上位机或其他设备的数据传输和控制。
四、系统测试和验证搭建好硬件系统后，使用示波器等设备对系统进行测试和验证。
首先测试温度测量功能，将温度传感器放置在不同温度环境下，通过控制面板上的显示屏观察温度值是否准确。
然后测试温度控制功能，设定不同的温度值，观察系统是否能够控制温度稳定在设定范围内。
接着测试参数设置功能，通过控制面板上的键盘输入不同的参数值，并观察系统是否能够正确设置参数。
基于单片机的温度控制系统课程设计报告书
单片机课程设计报告书（基于单片机的温度控制系统）学院（系）：电子与信息工程学院年级专业：电子信息工程学号： 1学生：三指导教师：**教师职称：教授成绩：制作日期 2014 年 12月 20 日目录摘要 (1)引言 (2)第一章系统设计 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 设计目的 (2)1.3 设计思路 (2)第二章硬件系统设计 (4)2.1系统方框图 (4)2.2各部分及其实现的功能 (4)第三章软件设计 (16)3.1程序流程图 (16)3.2 温度传感器流程图程图 (17)第四章仿真与调试 (18)4.1 软件电路故障与解决办法 (18)4.2 软件调试方法 (18)4.3 仿真后，部分显示成果 (19)第五章设计总结 (22)第六章参考文献 (23)附录一 (24)附录二 (25)附录三 (36)基于单片机STC89C51的温度显示系统的设计三峡学院电子与信息工程学院 12电子信息工程（职教师资）摘要：以AT89C51单片机为核心，的数字温度测量及自动控制系统的设计，该温度控制器可以实时显示和设定温度，实现对温度的自动控制。
其组成部分为：AT89S51单片机、DS18B20智能数字温度传感器、键盘与显示电路、温度控制电路。
高精度的DS18B20温度传感器作为温度检测元件，LED数码管并行动态显示作为显示电路，单片机通过对信号进行相应处理，从而实现对所测温度进行控制。
当温度比设定温度小时，当温度大于等于设定温度时，控制器断开电加热设备。
此外，文中还介绍了该温度控制器的软件设计部分，主要模块包括：数码管显示程序、按键处理程序、温度信号处理程序。
主程序通过调用各个上述子程序来完成所有的温度控制器功能。
在此基础上本文还提出了系统软硬件抗干扰措施和系统软硬件及整机调试方案。
该温度控制器具有控制方便、简单的特点，可以实现对温度的高精度控制，并且可以提高被控系统的技术指标。
关键词：单片机；温度传感器；寄存器；引言随着电子技术，特别是随大规模集成电路的产生而出现的微型计算机技术的飞速发展，人类生活发生了根本性的改变。
热工仪表及自动控制系统的基本知识
一个实例： 要求水温控制为40℃， 调节手段为冷、热水 门。 调节对象、被调量、 给定值、内扰、外扰？
另一个实例：
用术语描述的自动调节过程： 自动调节系统受到外扰的作用， 使被调量偏离了给定值，测 量部件检测到两者的偏差， 通过调节器的调节作用，产 生一个相应的内扰，用来平 衡外扰，并使被调量恢复到 给定值，达到新的动态平衡， 调节过程结束。
二、传递函数 传递函数是在用拉氏变换求解常系数线性微分 方程的过程中引申出来的概念。 传递函数的定义：在零初始条件下，输出信号 的像函数y(S)与输入信号的像函数X(S)之比称 为该环节或系统的传递函数。即 对上述两个微分方程求解其 传递函数为：
三、阶跃响应曲线
阶跃响应曲线比微分方程和传递函数更能够对
根据各类仪表的设计、制造质量不同，国家 对每种仪表均规定了基本误差的最大允许值， 即允许误差。它可用绝对误差来表示，也可 以用引用误差来表示。
3、准确度等级： 仪表的准确度等级在数值上等于允许误差 去掉百分号后的绝对值。国家规定的准确 度等级系列有0.005，0.01，0.04，0.05， 0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0 等级别。数值越小，准确度越高。通常准
2、随机误差 随机误差是指在相同条件下多次测量同一 被测量时产生的绝对值和符号不可预知的 随机变化着的误差，又称偶然误差。 大多数随机误差服从正态分布规律，因此 可用求取算术平均值的方法予以消除随机 误差。
3、粗大误差 粗大误差是指由于操作人员的操作错误、 粗心大意及仪表的误动作等原因而造成的 误差，也称为疏失误差。即明显歪曲事实 的误差，称为粗大误差。 粗大误差通常表现为数值较大且无任何规 律，含粗大误差的测量值称为坏值，应当 剔除。为避免测量结果出现粗大误差，要 求操作人员在测量过程中避免失误。
孙炳达版 《自动控制原理》第1章 自动控制系统的基本概念-1
1.1 自动控制的基本方式
3、复合控制方式 开环控制+闭环控制 两种结构：按输入信号补偿 按扰动信号补偿
1.1 自动控制的基本方式
4、控制方式比较 (1) 从系统组成结构看，开环控制方式简单，复 合控制方式复杂，闭环控制方式介于两者间； (2) 从性能看，开环控制方式较差，闭环控制方 式较好；复合控制方式最好；
+ 5 ΔU -5 功 率 放 大 器
1.1 自动控制的基本方式
方法一：人工控制 眼（观察） 脑（判断） 手（操作） 目的：减少或消除Δh
1.1 自动控制的基本方式
方法二：自动控制 受控对象：水池； 输出量：实际水位（h实）； 输入量：要求水位（h要）； 浮子——检测装置； 控制电源——检测Δh，转变为电信号； 电动机——执行机构； 干扰输入量：对系统输出起反作用的输入量， 例如功率放大器信号的飘移。
开环调速结构基础上引入一台测速发电机，作为检测系统 输出量即电动机转速并转换为电压。 反馈电压与给定电压比较 (相减)后，产生一偏差电压， 经电压和功率放大器放大后去控制电动机的转速。 当系统处于稳定运行状态时，电动机就以电位器滑动 端给出的电压值所对应的希望转速运行。 当系统受到某种干扰时(例如负载变大)，电动机的转速 会发生变化(下降)，测速反馈电压跟着变化(变小)，由于 给定电压值未变，偏差电压值发生变化(变大)，经放大后 使电动机电枢电压变化(提高)，从而电动机转速也变化(上 升)，以减小或消除由于干扰引起的转速偏差。
1.1 自动控制的基本方式
基本名词：
1 控制器：实现控制功能的装置； 2 被控对象：被控制的设备或机械； 3 被控量（输出量）：被控对象内要求自动控 制的物理量； 4 输入量：影响系统输出量的外界输入，包括 给定输入量和扰动输入量。
PID调节温度自动控制系统
自动控温原理
自动控温原理
自动控温，是指系统通过感知和调节环境温度的方式，使温度在设定值附近自动稳定，并实现温度的精确控制。
其工作原理如下：
1. 温度感知：系统通过温度传感器实时感知环境温度，并将温度数值反馈给控制单元。
2. 温度设定值：用户可以通过控制单元设置所需的温度设定值，也可以预先设定好温度曲线。
3. 温度比较：控制单元将感知到的温度数值与设定值进行比较，以确定温度偏差。
4. 误差计算：根据温度偏差的大小，控制单元计算出相应的控制量，用来调节加热或制冷系统的输出。
5. 控制信号输出：控制单元将计算出的控制量转化为控制信号，通过执行机构控制加热或制冷设备的运行，以实现温度调节。
6. 反馈调整：系统持续监测环境温度并调节输出，不断与设定值进行比较和调整，使温度保持在规定范围内。
通过以上步骤，自动控温系统能够实现对环境温度的精确控制。
这样的系统广泛应用于家庭、工业和科学实验等领域，可以提高温度控制的准确性和自动化程度，提升生产效率和人们的生活舒适度。
基于单片机的温度控制系统设计
基于51单片机的水温自动控制系统沈统摘要：在现代化的工业生产中，温度是常用的测量机被控参数。
本水温控制系统采用AT89C51为核心控制器件，实现对水温在30℃到96℃的自动控制。
由精密摄氏温度传感器LM35D构成前置信号采集和调理电路，过零检测双向可控硅输出光电耦合器MOC3041构成后向控制电路，由74LS164和LED数码管构成两位静态显示用于显示实时温度值。
关键词：89C51单片机；LM35D温度传感器；ADC0809；MOC3041光电藕耦合器；水温自动控制0 引言在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。
而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。
本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。
本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。
1 设计任务、要求和技术指标1.1任务设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。
1.2要求（1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。
（2）当液位低于某一值时，停止加热。
（3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。
（4）无竞争-冒险，无抖动。
1.3技术指标（1）温度显示误差不超过1℃。
（2）温度显示范围为0℃—99℃。
（3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。
（4）检测信号为电压信号。
2 方案分析与论证2.1主控系统分析与论证根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。
其引脚图如图1所示。
2.2显示系统分析与论证显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。
在显示驱动电路中拟订了两种设计方案：方案一：采用静态显示的方案采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。
用MCGS组态软件实现温度测量与控制
１ ． １ 温度控制系统 的硬件及系统组成 为 了组成一种智 能温度控制 系统 ， 首先需要根据用户的控制要 求对温度采集系统的硬件进行选择 。 通常包括 ： 温度传感器 、 温度控 制仪表 、 人机界面 、 组 态软件 、 通讯设备等 。 本设计 主要采用 Ｐ Ｔ １ ０ ０ 、 Ｋ型热 电偶 、 宇电 ８ ０ ８ Ｐ 温控仪表 、 Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ 组态软件 等。 １ ． ２ 研究 的主要 内容 １ ． ２ ． １ 学习和运用 ＭＣ Ｇ Ｓ组态 软件 。 １ ． ２ ． ２智能仪表和 ＭＣ Ｇ Ｓ 组态软件之间 的通讯。 Ｉ ． ２ ， ３完成对温度加 热实现 Ｐ Ｉ Ｄ的控制 。 ２温度控制 系统设计 图 ２ 温 度 智 能 控 制 系统 Ｒ Ｓ ４ ８ ５结 构 图 ２ ． １ 系统结构设计 此温度控制系统能够智能 的进行温度控制 、数据智能管理 、 实 ４ ＭＣＧ Ｓ 组 态程 序 设 计 和 运 行 ４ ． １ ＭＣ Ｇ Ｓ组 态 软件 概 述 时短信 报警等基本 功能 。通 过 Ｐ Ｔ Ｉ Ｏ ０ ，将温度 数据采集 送给 宇电 ８ ０ ８ Ｐ ， 在宇电 ８ ０ ８ Ｐ内 ， 将测量值 Ｐ ｖ与设定值 ｓ ｖ比较 ， 通过 自身的 ＭＣ Ｇ Ｓ是一套基于 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ 平台的 ，用于快速构造和生成 上位 Ｐ Ｉ Ｄ运算将温度数据通过变送处理传送给可控硅 ， 实现可控 、 准确 、 机 监 控 系 统 的 组 态 软 件 系 统 ， 可 运 行 于 Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｏ ｆ ｔ Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ 实时的温度 控制 。 ９ ５ ， ９ ８ ／ Ｍｅ ／ Ｎ Ｔ ／ ２ ０ ０ ０等操作系统。 ＭＣ Ｇ Ｓ 组 态软件有很多的优点 ， 现在 ２ ． ２控制方案设计 许 多 已 经被 工农 业 生 产 的许 多 的 领 域 所 应 用 ， 长 久 以来 ， Ｍ Ｃ Ｇ Ｓ通 智能仪 表输 出的 ０ ￣ ５ Ｖ的连续电压信 号控制智能温度控制模块 过事实说 明了其的高稳定性能 。 的输出电压 。即当智能仪表输出 ０ Ｖ电压时 ， 不输 出电压 ； 当智 能仪 ４ ． ２ 本 系统 Ｐ Ｉ Ｄ控制策略 表输出 ５ Ｖ电压时 ， 智 能温度控制模块输出 ２ ２ ０ Ｖ电压 。所以通过调 ４ ． ２ ． １ 进入 ＭＣ Ｇ Ｓ组态程序界面后 ， 在实时数据库 中新建几个用 节智能仪表 实现不 同温度 的加热 ， Ｐ Ｔ １ ０ ０铂热 电阻 Ｋ型热电偶 把实 于 Ｐ Ｉ Ｄ控制 的参数量 、 中间量如 Ｓ Ｖ ， ｓ ｐ和输入输 出量。 时检测到 的温度 值变换为 电压信号输 出到智能仪表 的输入端作 为 ４ ． ２ ． ２单 击“ 运行策 略” ， 在运行策略界 面中左 击“ 添加 策略 ” ， 在 循环策略” 这一选项 。在完成 以上设置后 ， 现在 可以对循 反馈信 号。智能仪表与 Ｐ Ｃ的通信 ， 实现数据 的交流 ， 并且 能输 出连 其 中选择“ 续 的电流或 电压信号驱动执行机构 ， 从 而形成一套循环连续 的控制 环策略 的内容进行设定 ， 主要 是设定策略名称以及时间等 。 系统 ， 实现对实验装置定值 的 自动化控制 。控制系统方框 图如图 １ ４ ． ２ ３左击 “ 循环策 略” ， 然后 右击从弹 出的菜单 中单击 “ 新添策 所示 。 略行” ， 即可完成。
自动控制系统的过渡过程
调节器及基本调节规律
1.1 比例控制（P） 它的控制规律是：调节器的输出变化量与输入变化量
成比例。起数学表达式为：
C KP e
从该表达式看出：比例控制克服偏差及时、有力。要 使调节器有输出就必须要有偏差存在，因此比例控制始 终是有偏差存在的。
对控制系统性能的要求概括为三方面：稳，准，快
稳定性（稳）：控制系统运行的必要条件，不稳定的系统是不能工作的 动态性能（快）： 系统动态响应的快速性，系统的过渡过程越短越好 稳态性能（准）： 过渡过程结束，到达稳态后系统的控制精度的度量
稳定性
系统在受到扰动作用后自动返回原来的平衡状态的能力。如果系统受到扰动作用（系 统内或系统外）后，能自动返回到原来的平衡状态，则该系统是稳定的。稳定系统的 数学特征是其输出量具有非发散性；反之，系统是不稳定系统。
性能，应用范围广。 各种化工过程常用的控制规律如下： 液位：一般控制要求不高，用P或PI控制作用。 流量：一般用PI控制作用。 压力：用P或PI控制作用。 温度：用PID控制作用。
③余差C:它是控制系统过渡过程结束时，被控变 量的新稳态值与设定值之间的偏差。
④过渡时间：指被控变量从原有稳态值到新稳态 值的±5%或±3%所需时间。
⑤振荡周期：过渡过程同向两波峰之间的时间间 隔。在衰减比相同时，周期与过渡时间成正比。
调节器及基本调节规律
调节器是自动控制系统的重要组成部分。它将生产过 程被控变量的测量值与设定值进行比较，得出偏差，根据 偏差的正负、大小和变化趋势，按照一定的运算规律输出 控制信号，送往执行器，实现对生产过程的自动控制。
调节器及基本调节规律
1.2 积分控制（I） 它的控制规律是：调节器பைடு நூலகம்输出变化量与输入偏差
基于PLC温度检测与控制系统的设计
目录前言 (1)1 PLC和组态软件基础 (1)1。
1 可编程控制器基础 (1)1.1。
1 可编程控制器的产生和应用 (2)1。
1。
2 可编程控制器的组成和工作原理 (2)1。
1。
3 可编程控制器的分类及特点 (4)1。
2 组态软件的基础 (4)1。
2.1 组态的定义 (4)1。
2.2 组态王软件的特点 (5)1。
2.3 组态王软件仿真的基本方法 (5)2 PLC控制系统的硬件设计 (5)2.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (6)2.1。
1 PLC控制系统设计的基本原则 (6)2。
1。
2 PLC控制系统设计的一般步骤 (6)2。
1。
3 PLC程序设计的一般步骤 (7)2.2 PLC的选型和硬件配置 (8)2。
2.1 PLC型号的选择 (8)2。
2。
2 S7-200 CPU的选择 (9)2。
2.3 EM235 模拟量输入/输出模块 (9)2。
2。
4 热电式传感器 (9)2.2.5 可控硅加热装置简介 (10)2。
3 系统整体设计方案和电气连接图 (10)2.4 PLC控制器的设计 (10)2。
4。
1控制系统数学模型的建立 (11)2。
4.2 PID控制及参数整定 (11)3 PLC控制系统的软件设计 (14)3.1 PLC程序设计的方法 (14)3。
2 编程软件STEP7-—Micro/WIN 概述 (14)3。
2。
1 STEP7-—Micro/WIN 简单介绍 (15)3。
2。
2 计算机与PLC的通信 (15)3。
3 程序设计 (15)3。
3.1 程序设计思路 (15)3.3.2 PID指令向导 (16)3.3.3 控制程序及分析 (17)4 组态画面的设计 (18)4。
1 组态变量的建立及设备连接 (18)4.1。
1 新建项目 (18)4。
2 创建组态画面 (19)4.2.1 新建主画面 (19)4。
2。
2 新建PID参数设定窗口 (19)4。
2.3 新建数据表库 (19)4。
2。
4 新建实时曲线 (19)4。
自动控温原理
自动控温原理
自动控温是指在一定的温度范围内，通过自动调节系统来保持温度的稳定。
在许多领域，如工业生产、生物医药、农业温室等，自动控温技术都扮演着重要的角色。
那么，自动控温的原理是什么呢？本文将从传感器、控制器和执行器三个方面来介绍自动控温的原理。
首先，传感器是自动控温系统中的重要组成部分。
传感器可以感知环境的温度变化，并将这些信息转化为电信号输出。
常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻和红外线传感器等。
当环境温度发生变化时，传感器会及时感知到，并将信号传送给控制器。
其次，控制器是自动控温系统中的核心部件。
控制器接收传感器传来的温度信号，并根据设定的目标温度进行比较和分析。
如果环境温度高于设定的目标温度，控制器就会发出指令，启动执行器降低温度；反之，如果环境温度低于目标温度，控制器则会启动执行器升高温度。
控制器能够根据传感器的反馈信息，实现对温度的精准控制。
最后，执行器是自动控温系统中的动作执行部分。
执行器根据
控制器的指令，实现对温度的调节。
比如，当控制器发出降温指令时，执行器会启动制冷设备，将环境温度降低；反之，当控制器发出升温指令时，执行器会启动加热设备，将环境温度升高。
执行器的动作能够根据控制器的指令，实现对温度的精准调节，从而保持在设定的目标温度范围内。
综上所述，自动控温的原理主要包括传感器、控制器和执行器三个部分。
传感器负责感知环境温度变化，控制器根据传感器的反馈信息进行分析和比较，然后发出相应的指令，执行器根据控制器的指令实现对温度的调节。
这三者共同协作，实现了对环境温度的自动控制，为各个领域的生产和生活提供了便利和保障。
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263.2 273.2 283.2 293.2 303.2 313.2 323.2 333.2 373.2
2.632 2.732 2.832 2.932 3.032 3.132 3.232 3.332 3.732
七段数码显示
CPU
电机控制
键盘
第二章 设计方案及框图
设计方案
1.传感器对当前环境温度进行采样得到与之对应的模拟信号。 2.信号处理电路对传感器采样所得的模拟信号进行处理（放大）。 3.A/D转换电路对处理之后模拟信号数值化。 4.将该数字信号送入单片机，经单片机处理后由七段数码管显示。 5.键盘输入模块向单片机设定高温临界温度。 6.当前环境温度若超过设定的高温临界温度，由单片机发出报警信号 并驱动继电器使风扇电机转动。
第三章 单元电路设计
● AD590的测温范围为-55℃～+150℃。 ● AD590的电源电压范围为4V～30V。电源电压可在4V~6V范围 变化，电流 变化1µA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V 正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 ● 输出电阻为710MΩ。 ● 精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高， 在-55℃～+150℃范围内，非线性误差为±0.3℃。 ● AD590的输出电流值说明如下： 其输出电流是以绝对温度零度（-273℃）为基准，每增加1℃，它 会增加1µA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout= （273+25）=298µA。
第三章 单元电路设计
接线图
第三章 单元电路设计
四、主控部分
第三章 单元电路设计
五、数码管显示部分
பைடு நூலகம்
段驱动
第三章 单元电路设计
位驱动
第三章 单元电路设计
六、键盘输入部分
第三章 单元电路设计
七、高温报警及电机控制部分
d.ADC0809的工作过程 首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁 存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较 器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启 动 A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正 在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指 示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信 号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态 门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。
第三章 单元电路设计
●CLK（10）：时钟脉冲 输入端。典型值为 640KHZ。 ●REF（+）、REF（-）： 参考电压输入端。 ●Vcc（11）：电源，＋ 5V。 ●GND（13）：地。 ●ADDA、ADDB、ADDC： 3位地址输入线，用于 选通8路模拟输入中的 一路。如表2-1所示。
第三章 单元电路设计
第三章 单元电路设计
三、A/D转换模块 模数转换器AD0809 a.主要特性 ● 8路8位A／D转换器，即分辨率8位。 ● 具有转换起停控制端。 ● 转换时间为100µs ● 单个＋5V电源供电 ● 模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校 准。 ● 工作温度范围为-40～＋85摄氏度 ● 低功耗，约15mW。
第三章 单元电路设计
c.外部特性（引脚功能）
ADC0809芯片有28条引脚，采用双 列直插式封装 ●IN0～IN7：8路模拟量输入端。 ●2-1～2-8：8位数字量输出端。 ●ALE（22）：地址锁存允许信号， 输入，高电平有效。 ●START（6）： A／D转换启动信 号，输入，高电平有效。 ●EOC（7）： A／D转换结束信号， 输出，当A／D转换结束时，此端输 出一个高电平 （转换期间一直为低电平）。 ●OE（9）：数据输出允 许信号，输入，高电平有效。当A／ D转换结束时，此端输入一个高电平， 才能打开输出三态门，输出数字量。
第三章 单元电路设计
二、前级信号处理部分
如左图是由集 成运放LM741 构成的减法电 路。其输出电 压U0=2.732UI
第三章 单元电路设计
左图为由集成 运放LM741组 成的反向比例 运算电路，其 输出电压 UO=-2UI
第三章 单元电路设计
经两级运放电路处理之后，最终其输出电压 U0=(Ui-2.732)*2,因此就将热力学温度转换成 摄氏温度。 若当前温度为0 ℃，则此时输出电压为 （2.732-2.732）*2=0V。 若当前温度为10 ℃，则此时输出电压为 （2.832-2.732）*2=0.2V 若当前温度为20 ℃，则此时输出电压为 （2.932-2.732）*2=0.4V
第三章 单元电路设计
b.内部结构 集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管 的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的 下述关系实现对温度的检测： 公式（2-3） 式中：K—波尔兹常数； q—电子电荷绝对值。 集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使 用方便等优点，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为 电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K， 温度0℃时输出为0，温度25℃时输出2.982V。电流输出型的灵敏 度一般为1µA/K。
温度测量及自动控制系统
第一章 设计要求
1.自动测量当前环境温度，并通过四位7段数码 管显示（保留一位小数）。 2.显示精度≤0.5℃ 3.可设定一高温临界点，若当前环境温度超过此 温度，系统发出报警并控制风扇电机转动。 4.可多路测量(选作)
第二章 设计方案及框图
框图
传感器采样 前级信号处理 A/D转换
10k AD590 . .
第三章 单元电路设计
● Vo的值为电流I乘上10K，以室温25℃而言， 输出值为10K×298µA=2.98V ● 测量Vo时，不可分出任何电流，否则测量 值会不准。 由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此 应对电路进行调整。 表3-2 AD590温度与电流的对应关系表
第三章 单元电路设计
b.内部结构 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／ D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译 码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐 次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电 路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输 入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器 相连，也可单独工作。输入输出与TTL兼容。
第三章 单元电路设计
一、信号采样部分 温度传感器 AD590 主要特性 AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它 的主要特性如下： 流过器件的电流（µA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文） 度数，即： µA/K 公式（2-2） 式中： —流过器件（AD590）的电流，单位为µA； T—热力学温度，单位为K。
第三章 单元电路设计
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c.外部特性（引脚功能） A ● Vcc(0):电源4—30v 1 - + 0 ● GND(1):接地。 AD590引脚图 AD590 d.典型应用电路 . . AD590产生的电流与绝对温度成正比，它可接收的工作电压为4 V－30V检测的温度范围为－55℃－＋150℃，它有非常好的线性 输 出性能，温度每增加1℃，其电流 增加1uA . . 图3-8是AD590用于测量热力学 V0 温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正 比， 当电阻10kΩ时，输出电压VO随温 A +5 R1 度的变化为10mV/K。 - + 1 0