计算机控制课程设计__热蒸汽加热控制系统设计
计算机控制系统方案课件
（2）从执行机构的特性要求来看，有时需要输出信号 保持一定的宽度。采样周期必须大于这一时间。
（3）从控制系统的随动和抗干扰的性能来看，要求采 样周期短些。
（4）从微机的工作量和每个调节回路的计算来看，一 般要求采样周期大些。
和蒸汽流量扰动的影响类似，烟气热量的扰动也几 乎同时影响过热器管道长度方向各处的蒸汽温度，故 它是一个具有自平衡能力、滞后和惯性都不大的对象。
减温水流量扰动时，由于现代大型锅炉的过热器 管路很长，汽温的反应比较慢，对象具有大得多的惯 性和延迟，
过热汽温对象除了具有多容、大惯性、大延迟的 特性之外，往往还表现出一定的线性和时变特性
的静态特性。
被控对象动态特性
过热汽温调节对象的扰动主要来自三个方 面：蒸汽流量变化(负荷变化)，烟气的热量变 化和减温水流量变化(过热器入 口汽温变化)。
当锅炉负荷扰动时，蒸汽流量的变化使沿 整个过热管路长度上各点的蒸汽流速几乎同时 改变，从而改变过热器的对流放热系数，使沿 整个过热器各点的蒸汽温度几乎同时改变，因 而汽温反应较快。
If E and EC then U 具体到本控制表示为
If E=PB and C=PB then U=PB, 即 欠温很大且有很大的下降的趋势，则此时喷水阀的开
度应取最大。将类似以上的56条控制规律制成一个表 格，称为温度状态控制表。
表中每一条规则都决定一个模糊关系，他们一共56个即 Ri=[E×EC] ×U
看门狗和复位电路
嵌入式系统工作环境复杂，比较容易受干扰，程序有 可能跑飞，及未按照用户的设计运行。常规做法在硬 件上做一个专门的看门狗电路，完成复位电路和看门 狗电路的功能。在系统中，复位电路主要完成上电复 位和系统在运行时用户的按键复位功能。
微电脑温度控制课程设计
微电脑温度控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解微电脑温度控制的基本原理，掌握温度传感器的工作机制及其在温度控制中的应用。
2. 学生能够描述微电脑温度控制系统中的关键部件，如微控制器、温度传感器、加热器和冷却器等，并阐述它们之间的相互关系。
3. 学生能够解释温度控制算法的基本概念，包括PID控制原理及其在温度控制中的应用。
技能目标：1. 学生能够设计并搭建简单的微电脑温度控制系统，运用编程实现温度的实时监控与调节。
2. 学生通过实践操作，掌握使用温度传感器收集数据，微控制器处理数据，以及执行器调节温度的技能。
3. 学生能够运用问题解决策略，分析并调试温度控制系统的故障，提高系统稳定性和精确性。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对工程技术的兴趣和好奇心，激发对电子技术领域的探索热情。
2. 学生通过团队合作完成温度控制项目，增强沟通协调能力和集体荣誉感。
3. 学生在课程学习中能够认识到科技在生活和社会发展中的应用，培养科技创新和社会责任感。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 微电脑温度控制原理：- 温度传感器原理与种类（对应教材第3章）- 微控制器原理及应用（对应教材第4章）- 温度控制系统的基本组成与工作原理（对应教材第5章）2. 温度控制系统的设计与实现：- 温度传感器与微控制器的接口技术（对应教材第6章）- PID控制算法原理及其在温度控制中的应用（对应教材第7章）- 温度控制系统的编程与调试（对应教材第8章）3. 实践操作与问题解决：- 搭建简单的微电脑温度控制系统（对应教材第9章）- 温度控制系统的故障分析与调试（对应教材第10章）- 温度控制系统的优化与改进（对应教材第11章）教学内容安排和进度如下：第1-2周：学习温度传感器原理与种类，了解微控制器原理及应用；第3-4周：学习温度控制系统的基本组成与工作原理，探讨PID控制算法；第5-6周：掌握温度传感器与微控制器的接口技术，进行编程与调试；第7-8周：实践搭建微电脑温度控制系统，分析并解决故障；第9-10周：对温度控制系统进行优化与改进，总结课程学习成果。
工业锅炉过热蒸汽温度控制系统设计(大学本科毕业设计)
锅炉是工业生产中的重要设备，同时又是耗能极大的设备，作为一次能源(煤炭、石油、天然气等)转换为二次能源(蒸汽)的重要动力设备，锅炉在石油、化工、发电等工业生产过程中发挥中举足轻重的作用，它所产生的高压蒸汽既可以作为驱动设备的动力源，又可作为蒸馏、干燥、反应、加热等过程的热源。工业锅炉的发展经历了由简单到复杂、由低参数到高参数、由单一品种到系列化产品的发展过程。锅炉控制技术的发展经历了主要几个历史阶段:
Keywords：boiler,superheatedsteam,MCU, temperature control, AT89S52
1绪论
1.1锅炉过热温度控制系统课题的提出
目前，锅炉仍然是各种工企业的动力设备中重要的组成部分。但是，在我们国内除了一些大中型锅炉采用了先进的现代控制技术，如DCS、FCS等，一般的小型锅炉的控制仍然比较落后，很多场合仍在使用模拟仪表、继电器作为主要的控制手段，需要很多的技术人员参与工作，不仅工作人员的劳动强度大，工作条件差，而且锅炉的热效率很低，资源浪费相当严重。虽然现在的仪表不少已渐趋智能化并在锅炉上也一定程度的实现了自动或半自动控制，但是，由于其高昂的价格、系统复杂等种种原因，其应用受到很大限制。
另外，当今的大部分中小企业使用的锅炉容量普遍很小，锅炉只有两三台，企业由于其经济上的承受能力，一般都不大可能选用价格昂贵的大型控制系统。但是，随着能源问题的日渐突出，现代化企业管理水平的提高，还有政府、企业和公民的环保意识的增强，作为能源转换的重要设备之一的锅炉，其控制和管理的要求越来越高，现在的企业中的小型锅炉的控制技术急需改进以适应生产的需要。因此，这就需要在现有锅炉控制技术的基础上进行一定的改进，设计一种性价比合理的、使用和维护方便的锅炉过热蒸汽温度控制系统。[1]
蒸汽温度控制系统设计
控制系统课程设计题目：蒸汽温度控制系统设计系别：电气工程系专业：自动化姓名：学号：指导教师：河南城建学院2013年01月11 日摘要本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计。
控制系统采用串级控制以提高系统的控制性能，在系统中采用了主控-串级控制的切换装置，使系统可以适用于不同的工作环境。
通过使用该系统，可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器营壁温度不超过允许的工作温度。
关键字：过热蒸汽控制串级控制系统自动控制主控-串级切换目录1 生产工艺介绍 (1)1.1 蒸汽过热系统的控制 (1)2控制原理简介 (1)2.1控制方案选择 (2)2.1.1单回路控制方案 (2)2.1.2串级控制方案 (2)2.2 串级控制方案论证 (3)3 控制系统设计 (4)3.1 系统控制参数确定 (4)3.1.1 主变量的选择 (4)3.1.2副变量的选择 (5)3.1.3操纵变量的选择 (5)3.2 调节阀的选择 (5)3.3 控制器设计 (6)3.3.1 控制器控制规律的选择 (6)3.3.2 控制器正、反作用选择 (6)3.3.3 控制器的电路实现 (7)4 控制仪表的选择 (7)5 系统控制流程图 (8)6 总结体会 (8)6.1 设计总结 (8)6.2 心得体会 (8)参考文献 (10)蒸汽温度控制系统设计1 生产工艺介绍1.1 蒸汽过热系统的控制蒸汽过热系统则是锅炉系统安垒正常运行，确保蒸汽品质的重要部分。
本设计主要考虑的部分是锅炉过热蒸汽系统的控制。
蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。
控制任务是使过热器出口温度维持在允许范围内，并保护过热器时管壁温度不超过允许的工作温度。
过热蒸汽温度过高或过低，对锅炉运行及蒸汽用户设备都是不利的，过热蒸汽温度过高，过热器容易损坏，汽轮机也因内部过度的热膨胀而严重影响安全运行；过热温度过低，一方面使设备的效率降低，同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损，所以必须把过热器出口蒸汽的温度控制在规定范围内。
(过热蒸汽温度控制系统设计)
1绪论
1.1选题的背景及其意义
过热汽温(过热蒸汽的温度)的控制就是维持过热出口蒸汽温度在允许范围内，并且保护过热器，使管壁温度不超过允许的工作温度。过热蒸汽温度是影响大型锅炉生产过程安全性和经济性的重要参数，因为过热器是在高温、高压条件下工作的，过热器出口的过热蒸汽温度是全厂整个汽水流程中工况温度的最高点，也是金属管壁温度的最高处。过热蒸汽温度过高的话，则容易烧坏过热器，也会使蒸汽管道、汽轮机内某些零部件产生过大的热膨胀变形而损坏，影响机组的安全运行，因而过热汽温的上限不应超过额定值5℃。相反过热蒸汽温度过低的话，又会降低全厂的热效率，增加燃料消耗量，浪费能源，同时会使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，加速汽轮机叶片的水蚀，从而缩短汽轮机叶片的使用寿命，所以过热蒸汽温度过高或过低都是生产过程不允许的。此外，如果过热蒸汽温度变化过大，还会引起汽轮机转子和汽缸的涨差变化，甚至会产生剧烈振动，危及到机组的运行安全。因此，必须相当严格地将过热汽温控制在给定值附近。一般中、高压锅炉过热蒸汽温度的暂时偏差不允许超过±10℃，长期偏差不允许超过±5℃，这个要求对过热蒸汽温度控制系统来说是非常高的。
1.3
本文的设计目的，就是针对过热蒸汽温度的特点，在深入分析过热蒸汽温度调节的过程，过热蒸汽温度调节对象的静态特性、动态特性以及过热蒸汽温度控制的设计难的基础上，确定在过热蒸汽温度控制系统中应用串级控制的可行性，并考虑根据蒸汽温度偏差和偏差的变化情况调整控制器的各个参数，以实现最优控制。并且由控制系统输出信号来控制执行器，通过调节执行器去控制减温水阀门的开度，从而实现控制过热蒸汽温度。并且通过仿真验证来控制效果。
《基于PLC控制的加热炉温度串级控制系统设计开题报告2000字》
4．主要研究内容，关键问题的解决思路
本设计以PLC及MCGS组态软件为依托，来实现该系统的取样及分析。不仅克服了以前加热炉温度控制系统复杂、控制不连续的问题，而且实现了以计算机为辅助工具，对该系统进行精确的定量分析，并可通过远程监控来实现原系统不好操作的弱点。本设计利用了PLC的特点，对按钮、开关等输入/输出量进行控制，实现了系统在PLC控制作用下的自动化。以加热炉为被控对象，以加热炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为副被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以PLC为控制器，构成加热炉温度串级控制系统；采用PID算法，运用PLC梯形图编程语言进行编程，实现加热炉温度的自动控制。
[4]宋乐鹏.基于PLC控制的加热炉温度控制系统[J]，可编程控制器与工厂自动化，2007(05):78-128，
[5]唐凤姣.基于PLC控制的加热炉温度控制系统研究[J]，中国高新技术企业，2013(33):59-348，
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[13]何通，基于PLC的电锅炉温度串级控制系统设计[D]，西安科技大学,2016(12):56-69
[14]PAN Gang~ LI Yi-ke~ Yun Xue-feng~ LUXiu-zhen~ REN Fu-hu~ (School of Energy and Environment, Baotou, Baotou, et al，Expert Control of Thermal Process in Reheating Furnace Based on PLC[J]，Industrial Heating, 2009(12):126-32.
[15]Luo J，Furnace Temperature Cascade Control System Design Based on PID Algorithm[J]，Computer Measurement & Control, 2012(12):3243-3245.
计算机控制系统_课后答案全解
第1章习题B 习题B1-1 举例说明2-3个你熟悉的计算机控制系统，并说明与常规连续模拟控制系统相比的优点。
B1-2 利用计算机及接口技术的知识，提出一个用同一台计算机控制多个被控参量的分时巡回控制方案。
B1-3 题图B1-3是一典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图。
由雷达测出目标的高低角、方位角和斜距，信号经滤波后，由模拟式计算机计算出伺服系统高低角和方位角的控制指令，分别加到炮身的高低角和方位角伺服系统，使炮身跟踪指令信号。
为了改善系统的动态和稳态特性，高低角和方位角伺服系统各自采用了有源串联校正网络和测速反馈校正，同时利用逻辑电路实现系统工作状态的控制(如偏差过大时可断开主反馈，实现最大速度控制，当偏差小于一定值后实现精确位置控制)。
试将其改造为计算机控制系统，画出系统原理结构图。
题图B1-3典型模拟式火炮位置控制系统的原理结构图B1-4水位高度控制系统如题图B.1-4所示。
水箱水位高度指令由W1 电位计指令电压u r确定，水位实际高度h由浮子测量，并转换为电位计W2 的输出电压u h。
用水量Q1 为系统干扰。
当指令高度给定后，系统保持给定水位，如打开放水管路后，水位下降，系统将控制电机，打开进水阀门，向水箱供水，最终保持水箱水位为指令水位。
试把该系统改造为计算机控制系统。
画出原理示意图及系统结构图。
题图B1-4 水箱水位控制系统原理示意图B1-5 题图B1-5为一机械手控制系统示意图。
将其控制器改造为计算机实现，试画出系统示意图及控制系统结构图。
题图B1-5机械手控制系统示意图B1-6题图B1-6为仓库大门自动控制系统示意图。
试将其改造为计算机控制系统，画出系统示意图。
题图B1-6 仓库大门自动控制系统示意图B1-7车床进给伺服系统示意图如题图B1-7所示。
电动机通过齿轮减速机构带动丝杠转动，进而使工作台面实现直线运动。
该系统为了改善系统性能，利用测速电机实现测速反馈。
试将该系统改造为计算机控制系统，画出系统示意图。
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计
锅炉过热蒸汽温度控制系统设计一、系统结构设计：测量元件：可选择蒸汽温度传感器，将锅炉内蒸汽的温度信号转换为电信号，反映蒸汽温度的变化，常用的传感器有热电偶和热电阻。
执行元件：通常选择调节阀门作为执行元件，根据来自控制器的控制信号，调节阀门的开度，控制蒸汽流量，进而调节蒸汽温度。
控制器：根据测量元件获取到的蒸汽温度信号，通过内部算法进行计算，得到相应的控制信号，将该信号传输给执行元件，使其根据控制信号，控制阀门的开度，从而实现对蒸汽温度的控制。
二、控制原理设计：控制原理决定了系统的稳定性和控制精度。
通常采用PID控制算法，对温度进行控制。
P（比例）控制：根据蒸汽温度与设定值之间的偏差，以比例的方式控制执行元件，提供调节信号，使得蒸汽温度逐渐接近设定值。
I（积分）控制：通过检测蒸汽温度实际值与设定值之间的积分误差，增加控制量的变化率，使其更快地接近和稳定在设定值附近。
D（微分）控制：通过检测蒸汽温度实际值的变化斜率，预测温度变化的趋势，并作出相应的调整，避免温度波动过大。
三、调节器及阀门选型：为了使温度控制更加准确和稳定，调节器和阀门的选型也很重要。
调节器：根据控制要求，选择具有一定控制精度和稳定性的调节器。
常见的调节器有PID调节器、模糊控制器等。
阀门：选用具有快速响应、调节精度高、可靠性强的阀门。
锅炉过热蒸汽温度控制系统中常见的阀门类型有电动调节阀和气动调节阀。
根据系统的操作要求和工艺流程，选择适合的阀门类型，并确保其具有良好的密封性和耐高温性能。
除了以上设计方面的考虑，还应注意系统的安全性和可靠性。
应配备相应的安全阀和过热保护装置，避免锅炉过热引发危险事故。
同时，锅炉过热蒸汽温度控制系统应进行合理的备份和冗余设计，确保系统在故障或异常情况下仍能维持正常运行。
综上所述，锅炉过热蒸汽温度控制系统的设计需要考虑系统结构、控制原理、调节器及阀门的选型等多个因素，从而实现锅炉蒸汽温度的精确控制，确保系统的安全性和稳定性。
锅炉过热蒸汽温度控制系统课程设计
锅炉过热蒸汽温度控制系统课程设计过程控制课程设计说明书——锅炉过热蒸汽温度控制系统院系：化工学院化工机械系班级：10自动化（1）姓名：李正智学号：1 0 2 0 3 0 1 0 1 6日期：2013/12/2-2013/12/15指导老师：王淑钦老师引言蒸汽温度是锅炉安全、高效、经济运行的主要参数，因此对蒸汽温度控制要求严格。
过高的蒸汽温度会造成过热器、蒸汽管道及汽轮机因过大的热应力变形而毁坏；蒸汽温度过低，又会引起热效率降低，影响经济运行。
锅炉控制现场环境恶劣，采用传统的基于模拟技术的控制器、仪器仪表或单片机，不仅结构比较复杂，效率比较低，并且可靠性也不高。
本次课程设计的主要目的是锅炉蒸汽温度控制系统的设计。
蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。
锅炉汽温控制系统主要包括过热蒸汽和再热蒸汽温度的调节。
主蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。
过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。
过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，过热蒸汽温度过高或过低，对锅炉运行及蒸汽设备是不利的。
蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。
一般规定过热器的温度与规定值的暂时偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃【1】。
如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损。
据估计，温度每降低5℃，热经济性将下降约1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽温度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。
一般规定过热汽温下限不低于其额定值10℃。
通常，高参数电厂都要求保持过热汽温在540℃的范围内。
由于汽温对象的复杂性，给汽温控制带来许多的困难，其主要难点表现在以下三个方面：（1）影响汽温变化的因素很多，例如，蒸汽负荷、减温水量、烟气侧的过剩空气系数和火焰中心位置、燃料成分等都可能引起汽温变化。
蒸汽加热反应釜控制系统的设计
蒸汽加热反应釜控制系统的设计蒸汽加热反应釜是一种常用于工业生产中的反应器，其特点是能够通过蒸汽加热的方式，使反应釜中的物质得到加热，从而实现反应的进行。
为了保证反应釜的稳定运行，需要设计一个可靠的控制系统，下面具体介绍蒸汽加热反应釜控制系统的设计。
一、系统功能需求蒸汽加热反应釜的控制系统需要实现以下功能：1.测量和控制反应釜内的温度，保证反应釜内的物质能够达到设定温度。
2.根据反应釜所需温度和反应速率等参数，自动调节蒸汽阀门的开启程度。
3.根据反应釜内的压力变化，自动控制蒸汽阀门的开启程度，保证反应釜内的压力在安全范围内。
4.提供手动操作模式，方便维护和检修反应釜。
二、系统硬件设计1.硬件组成蒸汽加热反应釜的控制系统由下列硬件组成：①温度传感器：用于探测反应釜内的温度变化。
②控制器：接收温度传感器的信号，计算蒸汽阀门的开度，并控制蒸汽阀门的开合。
③蒸汽阀门：控制蒸汽的流量，实现加热反应釜内的物质。
④压力传感器：用于探测反应釜内的压力变化。
2.控制器选型选择适合的控制器对于系统的稳定性和可靠性至关重要。
蒸汽加热反应釜控制系统可以采用PID控制器或者高级控制器。
PID控制器是较为经济实用的控制器，适用于工业控制领域的大多数应用场合。
高级控制器性能更加强大，能够调整更多的工艺参数，但是价格较高。
三、系统软件设计蒸汽加热反应釜的控制系统需要一个可靠的软件来实现温度和压力的监控和调节。
1.温度检测和控制温度传感器将反应釜内的温度变化转换为电信号，并经过处理后传给控制器。
控制器计算出蒸汽阀门的开度，并将蒸汽信号发送给蒸汽阀门，实现对反应釜内温度的控制。
在软件设计中，可以通过调节PID参数来实现温度控制。
需要注意的是，这些参数需要根据具体工艺来进行调整，以实现最佳的温度控制效果。
2.压力检测和控制压力传感器将反应釜内的压力变化转换为电信号，并经过处理后传给控制器。
控制器通过比较实际压力和预设压力的大小，调节蒸汽阀门的开合程度，以保证反应釜内的压力变化在安全范围内。
过热蒸汽温度控制系统课程设计 2分解
湖南工程学院课程设计课程名称过程控制课题名称过热蒸汽温度控制系统设计专业班级学号姓名指导教师2007 年1 月22 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称过程控制课题过热蒸汽温度控制系统设计专业班级学生姓名学号指导老师审批任务书下达日期2007 年 1 月9 日任务完成日期200 年 1 月22 日目录一、控制系统设计 (1)二、组态界面设计与说明 (5)三、PID控制程序 (10)四、系统调试 (12)五、总结与体会 (14)六、参考文献 (16)课程设计成绩评分表一、控制系统设计电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统的控制任务是使出口蒸汽温度维持在允许的范围内，并保护过热蒸汽不超过允许的工作温度。
提供给下一工业环节。
同时，应满足安全性和经济性的要求，流程图如图1-1所示。
图1-1过热蒸汽温度控制系统流程图过热蒸汽温度控制要完成①供给蒸汽量适应负荷变化需要或保护给定负荷；②出口的蒸汽温度保持在一定范围内；③减温器的水位保持在一定的范围；④保持过热蒸汽系统的经济安全运行。
（1）方案选择单回路系统结构简单，投资少，又能满足不少生产过程的控制要求。
适用于被控制过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者被控制质量不高的场合下。
由于在系统结构上多了一个副回路，串级控制系统能迅速地克服进入副回路的二次干扰，从而大大减少了二次干扰对主参数的影响，改善了过程的动态特性，提高了控制作用的快速性，对负荷变化的适应性强。
双冲量控制系统利用反馈控制克服其他扰动，能使被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
综合上面几种控制系统，串级控制系统最适用于过热蒸汽温度的控制。
但是串级控制系统结构复杂，费用较高。
限于实验室所能提供的条件，为了便于调试，本次设计选用单回路控制系统。
①、被控量根据工艺可知，过热蒸汽控制系统的控制任务是使过热器。
出口温度保持在允许范围内，并保护过热管管壁温度不超过允许温度。
所以直接选取，出口的过热蒸汽温度为被控量。
蒸汽加热反应釜控制系统的设计
蒸汽加热反应釜控制系统的设计
反应釜是化学实验室中常用的设备之一，它可以用于各种化学反应的实验和生产。
在反应釜的使用过程中，加热是一个非常重要的环节，因为反应的速率和效果都与温度有关。
而蒸汽加热是一种常用的加热方式，因为它可以提供均匀的加热效果，并且不会产生火花和爆炸等危险。
为了更好地控制反应釜的加热过程，我们需要设计一个蒸汽加热反应釜控制系统。
这个系统需要包括以下几个方面的内容：
1. 温度传感器：这是一个非常重要的部件，它可以实时监测反应釜内部的温度，并将数据传输给控制系统。
我们可以选择一些高精度的温度传感器，比如热电偶或者红外线传感器，以确保数据的准确性和稳定性。
2. 控制器：控制器是整个系统的核心部件，它可以根据温度传感器的数据来控制蒸汽加热器的输出功率。
我们可以选择一些高性能的控制器，比如PID控制器，以确保系统的稳定性和响应速度。
3. 蒸汽加热器：蒸汽加热器是将蒸汽转化为热能的设备，它可以将蒸汽输送到反应釜中，以实现加热的效果。
我们可以选择一些高效的蒸汽加热器，比如蒸汽管道或者蒸汽喷嘴，以确保加热的均匀性和效率。
4. 安全保护装置：安全保护装置是整个系统的重要组成部分，它可以保护反应釜和操作人员的安全。
我们可以选择一些高效的安全保护装置，比如温度保护器、压力保护器和漏电保护器等，以确保系统的安全性和可靠性。
蒸汽加热反应釜控制系统的设计需要考虑到多个方面的因素，包括温度传感器、控制器、蒸汽加热器和安全保护装置等。
只有在这些方面都得到了充分的考虑和实现，才能够实现反应釜的高效、稳定和安全的加热过程。
课程设计基于PLC的电加热炉温度控制系统设计
第一章绪论1.1选题背景及意义加热炉是利用电能来产生蒸汽或热水的装置。
因为其效率高、无污染、自动化程度高，稳定性好的优点，冶金、机械、化工等各类工业生产过程中广泛使用电加热炉对温度进行控制。
而传统的加热炉普遍采用继电器控制。
由于继电器控制系统中，线路庞杂，故障查找和排除都相对困难，而且花费大量时间，影响工业生产。
随着计算机技术的发展，传统继电器控制系统势必被PLC所取代。
二十世纪七十年代后期，伴随着微电子技术和计算机技术的快速发展，也使得PLC 具有了计算机的功能，成为了一种以电子计算机为核心的工业控制装置，在温度控制领域可以让控制系统变得更高效，稳定且维护方便。
在过去的几十年里至今，PID控制已在工业控制中得到了广泛的应用。
在工业自动化的三大支柱（PLC、工业机器人、CAD/CAM）中位居第一。
由于其原理简单、使用方便、适应能力强，在工业过程控制中95%甚至以上的控制回路都采用了PID结构。
虽然后来也出现了很多不同新的算法，但PID仍旧是最普遍的规律。
1.2国内外研究现状及发展趋势一些先进国家在二十世纪七十年代后期到八十年代初期就开始研发电热锅炉，中国到八十年代中期才开始起步，对电加热炉的生产过程进行计算机控制的研究。
直到九十年代中期，不少企业才开始应用计算机控制的连续加热炉，可以说发展缓慢，而且对于国内的温度控制器，总体发展水平仍不高，不少企业还相当落后。
与欧美、日本，德国等先进国家相比，其差距较大。
目前我国的产品主要以“点位”控制和常规PID为主，只能处理一些简单的温度控制。
对于一些过程复杂的，时变温度系统的场合往往束手无策。
而相对于一些技术领先的国家，他们生产出了一批能够适应于大惯性、大滞后、过程复杂，参数时变的温度控制系统。
并且普遍采用自适应控制、模糊控制及计算机技术。
近年来，伴随着科学技术的不断快速发展，计算机技术的进步和检测设备及性能的不断提升，人工智能理论的实用化。
因此，高精度、智能化、人性化必然是国内外必然的发展趋势。
计算机控制课程设计--热蒸汽加热控制系统设计
）计算机控制技术题目：热蒸汽加热控制系统设计$系别：电气与电子工程系专业：自动化姓名：学号： 0924092指导教师：王宪邢广成<完成时间： 2013年1月10日河南城建学院2013年 1 月10 日一、设计目的通过对一个实用控制系统的设计，综合运用科学理论知识，提高工程意识和实践技能，使我们获得控制技术工程的基本训练，培养我们理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。
"二．设计要求完成所选题目的分析与设计，进行系统总体方案的设计、论证和选择；系统单元主电路和控制电路的设计、元器件的选择和参数计算；课程设计报告的整理工作。
热加热系统要求在常值输入时稳态误差小于2%，相位裕度＞40°幅值裕度＞6dB三、系统方案总体设计硬件方面包括电源部分、采样测量部分、驱动执行部分。
PID控制不仅适用于数学模型已知的控制系统中，而且对于大多数数学模型难以确定的工业过程也可应用，在众多工业过程控制中取得了满意的应用效果。
PID 控制又分为位置式PID 控制和增量式PID 控制，公式4 给出了控制量的全部大小，所以称之为全量式或者位置式控制；如果计算机只对相邻的两次作计算，只考虑在前一次基础上，计算机输出量的大小变化，而不是全部输出信息的计算，这种控制叫做增量式PID 控制算法。
控制系统的软件主要包括：采样、标度变换、控制计算、控制输出、中断、显示、报警、调节参数修改、温度设定及修改。
其中控制算法采用数字PID调节，应用增量型控制算法，并对积分项和微分项进行改进，以达到更好的控制效果。
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。
.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。
过热蒸汽温度控制系统课程设计2
过热蒸汽温度控制系统课程设计2湖南工程学院课程设计课程名称过程控制课题名称过热蒸汽温度控制系统设计专业班级学号姓名指导教师2007 年1 月22 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称过程控制课题过热蒸汽温度控制系统设计专业班级学生姓名学号指导老师审批任务书下达日期2007 年 1 月9 日任务完成日期200 年 1 月22 日目录一、控制系统设计 (1)二、组态界面设计与说明 (5)三、PID控制程序 (10)四、系统调试 (12)五、总结与体会 (14)六、参考文献 (16)课程设计成绩评分表一、控制系统设计电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统的控制任务是使出口蒸汽温度维持在允许的范围内，并保护过热蒸汽不超过允许的工作温度。
提供给下一工业环节。
同时，应满足安全性和经济性的要求，流程图如图1-1所示。
图1-1过热蒸汽温度控制系统流程图过热蒸汽温度控制要完成①供给蒸汽量适应负荷变化需要或保护给定负荷；②出口的蒸汽温度保持在一定范围内；③减温器的水位保持在一定的范围；④保持过热蒸汽系统的经济安全运行。
（1）方案选择单回路系统结构简单，投资少，又能满足不少生产过程的控制要求。
适用于被控制过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者被控制质量不高的场合下。
由于在系统结构上多了一个副回路，串级控制系统能迅速地克服进入副回路的二次干扰，从而大大减少了二次干扰对主参数的影响，改善了过程的动态特性，提高了控制作用的快速性，对负荷变化的适应性强。
双冲量控制系统利用反馈控制克服其他扰动，能使被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
综合上面几种控制系统，串级控制系统最适用于过热蒸汽温度的控制。
但是串级控制系统结构复杂，费用较高。
限于实验室所能提供的条件，为了便于调试，本次设计选用单回路控制系统。
①、被控量根据工艺可知，过热蒸汽控制系统的控制任务是使过热器。
出口温度保持在允许范围内，并保护过热管管壁温度不超过允许温度。
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过程控制课程设计说明书——锅炉过热蒸汽温度控制系统院系：化工学院化工机械系班级：10自动化（1）姓名：李正智学号：1 0 2 0 3 0 1 0 1 6日期：20XX/12/2-20XX/12/15指导老师：王淑钦老师引言蒸汽温度是锅炉安全、高效、经济运行的主要参数，因此对蒸汽温度控制要求严格。
过高的蒸汽温度会造成过热器、蒸汽管道及汽轮机因过大的热应力变形而毁坏；蒸汽温度过低，又会引起热效率降低，影响经济运行。
锅炉控制现场环境恶劣，采用传统的基于模拟技术的控制器、仪器仪表或单片机，不仅结构比较复杂，效率比较低，并且可靠性也不高。
本次课程设计的主要目的是锅炉蒸汽温度控制系统的设计。
蒸汽过热系统包括一级过热器、减温器、二级过热器。
锅炉汽温控制系统主要包括过热蒸汽和再热蒸汽温度的调节。
主蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。
过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。
过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，过热蒸汽温度过高或过低，对锅炉运行及蒸汽设备是不利的。
蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。
一般规定过热器的温度与规定值的暂时偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃【1】。
如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，同时使汽轮机后几级的蒸汽湿度增加，引起叶片磨损。
据估计，温度每降低5℃，热经济性将下降约1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽温度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。
一般规定过热汽温下限不低于其额定值10℃。
通常，高参数电厂都要求保持过热汽温在540℃的范围内。
由于汽温对象的复杂性，给汽温控制带来许多的困难，其主要难点表现在以下三个方面：（1）影响汽温变化的因素很多，例如，蒸汽负荷、减温水量、烟气侧的过剩空气系数和火焰中心位置、燃料成分等都可能引起汽温变化。
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计算机控制技术题目：热蒸汽加热控制系统设计系别：电气与信息工程学院姓名：索亚楠学号：091410135指导教师：王宪完成时间：2013年6月28日河南城建学院2013年06月28日一、设计目的通过对一个实用控制系统的设计，综合运用科学理论知识，提高工程意识和实践技能，使我们获得控制技术工程的基本训练，培养我们理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。
二．设计要求完成所选题目的分析与设计，进行系统总体方案的设计、论证和选择；系统单元主电路和控制电路的设计、元器件的选择和参数计算；课程设计报告的整理工作。
热加热系统要求在常值输入时稳态误差小于2%，相位裕度＞40°幅值裕度＞6dB三、系统方案总体设计硬件方面包括电源部分、采样测量部分、驱动执行部分。
PID控制不仅适用于数学模型已知的控制系统中，而且对于大多数数学模型难以确定的工业过程也可应用，在众多工业过程控制中取得了满意的应用效果。
PID 控制又分为位置式PID 控制和增量式PID 控制，公式4 给出了控制量的全部大小，所以称之为全量式或者位置式控制；如果计算机只对相邻的两次作计算，只考虑在前一次基础上，计算机输出量的大小变化，而不是全部输出信息的计算，这种控制叫做增量式PID 控制算法。
控制系统的软件主要包括：采样、标度变换、控制计算、控制输出、中断、显示、报警、调节参数修改、温度设定及修改。
其中控制算法采用数字PID调节，应用增量型控制算法，并对积分项和微分项进行改进，以达到更好的控制效果。
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。
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。
在本控制对象电阻加热炉功率为800W ，由220V 交流电供电，采用双向可控硅进行控制。
本设计针对一个温度区进行温度控制，要求控制温度范围50~350C ，保温阶段温度控制精度为正负1度。
选择合适的传感器，计算机输出信号经转换后通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端的电压。
其对象问温控数学模型为： 1)(+=-s T e K s G dsd τ 其中：时间常数Td=3秒 放大系数Kd=20滞后时间τ=10秒 控制算法选用改PID 控制 总体框图图1 系统方框图热蒸汽加热是一种直接将蒸汽与被加热介质相混合的一种加热方式, 当出水温度偏离目标值时, 通过调节加热蒸汽量来使出口温度自动恢复到设定目标值范围内。
温度自动控制系统方框图1所示。
工艺流程图图2 工艺流程图四、系统控制设计1.系统硬件的设计本系统的单片机炉温控制系统结构主要由单片机控制器、可控硅输出部分、热电偶传感器、温度变送器以及被控对象组成。
系统硬件结构框图如下：图3 系统硬件结构框图电源部分本系统所需电源有220V 交流市电、直流5V 电压和低压交流电，故需要变压LED 显示报警提醒通信接口键盘 看门狗 微型控制机 AT89S52 测量变8路A/D 转器 温度温度检测加热电阻 驱动执行8路D/A 转换器DAC0832器、整流装置和稳压芯片等组成电源电路。
电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。
由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。
但这样的电压还随电网电压波动（一般有 10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。
因而在整流、滤波电路之后,还需要接稳压电路。
稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。
整流装置采用二极管桥式整流，稳压芯片采用78L05,配合电容将电压稳定在5V，供控制电路、测量电路和驱动执行电路中弱电部分使用。
除此之外，220V交流市电还是加热电阻两端的电压，通过控制双向可控硅的导通与截止来控制加热电阻的功率。
低压交流电即变压器二次侧的电压，通过过零检测电路检测交流电的过零点，送入单片机后，由控制程序决定双向可控硅的导通角，以达到控制加热电阻功率的目的。
采样测量部分在检测装置中，温度检测用WZP-231铂热电阻（Pt100），采用三线制接法，采样电路为桥式测量电路，其输入量程为50~350°C，经测量电路采样后输出2~5V电压，再经模数转换芯片ADC0809进行转换，变为数字量后送入单片机进行分析处理。
铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器,由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等,被广泛用于中温(-200℃～650℃)范围的温度测量中。
PT100是一种广泛应用的测温元件，在-50~600℃范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势，包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。
由于铂电阻的电阻值与温度成非线性关系，所以需要进行非线性校正。
校正分为模拟电路校正和微处理器数字化校正，模拟校正有很多现成的电路，其精度不高且易受温漂等干扰因素影响，数字化校正则需要在微处理系统中使用，将Pt电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中，根据电路中实测的AD值以查表方式计算相应温度值。
常用的Pt电阻接法有三线制和两线制，其中三线制接法的优点是将PT100的两侧相等的的导线长度分别加在两侧的桥臂上，使得导线电阻得以消除。
常用的采样电路有两种：一为桥式测温电路，一为恒流源式测温电路。
在本系统设计中，采用了第一种方法，即桥式测温。
测温原理：电路采用TL431和电位器VR1调节产生4.096V 的参考电源；采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥（其中R1＝R2，VR2为100Ω精密电阻），当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时，电桥输出一个mV 级的压差信号，这个压差信号经过运放LM324放大后输出期望大小的电压信号，该信号可直接连AD 转换芯片。
差动放大电路中R3＝R4、 R5＝R6、放大倍数＝R5/R3，运放采用单一5V 供电。
设计及调试注意点：1. 同幅度调整R1和R2的电阻值可以改变电桥输出的压差大小；2. 改变R5/R3的比值即可改变电压信号的放大倍数，以便满足设计者对温度范围的要求3. 放大电路必须接成负反馈方式，否则放大电路不能正常工作 。
4. VR2也可为电位器，调节电位器阻值大小可以改变温度的零点设定，例如Pt100的零点温度为0℃，即0℃时电阻为100Ω，当电位器阻值调至109.885Ω时，温度的零点就被设定在了25℃。
测量电位器的阻值时须在没有接入电路时调节，这是因为接入电路后测量的电阻值发生了改变。
5. 理论上，运放输出的电压为输入压差信号×放大倍数，但实际在电路工作时测量输出电压与输入压差信号并非这样的关系，压差信号比理论值小很多，实际输出信号为4.096*(R Pt100/(R1+R Pt100)- R VR2/(R1+R VR2)) （1）式中电阻值以电路工作时量取的为准。
6. 电桥的正电源必须接稳定的参考基准，因为如果直接VCC 的话，当网压波动造成VCC 发生波动时，运放输出的信号也会发生改变，此时再到以VCC 未发生波动时建立的温度-电阻表中查表求值时就不准确。
驱动执行部分硬件输出通道主要包括加热电阻的控制环节，而此控制环节的核心是双向可控硅，但电路的关键是设计双向可控硅的驱动电路。
双向可控硅的通断直接决定加热电阻的工作与不工作，本部分用带过零触发的光耦MOC3061来驱动。
1、光耦驱动电路在驱动电路中，由于是弱电控制强电，而弱电又很容易受到强电的干扰，影响系统的工作效率和实时性，甚至烧毁整个系统，导致不可挽回的后果，因此必须要加入抗干扰措施，将强弱电隔离。
光耦合器是靠光传送信号，切断了各部件之间地线的联系，从根本上对强弱电进行隔离，从而可以有效地抑制掉干扰信号。
此外，光耦合器提供了较好的带宽，较低的输入失调漂移和增益温度系数。
因此，能够较好地满足信号传输速度的要求，且光耦合器非常容易得到触发脉冲，具有可靠、体积小、等特点。
所以在本系统设计中采用了带过零检测的光电隔离器MOC3061，用来驱动双向可控硅并隔离控制回路和主回路。
MOC3061是一片把过零检测和光耦双向可控硅集成在一起的芯片。
其输出端的额定电压是400V，最大重复浪涌电流为1.2A，最大电压上升率dv/dt为1000v/us,输入输出隔离电压为7500V，输入控制电流为15mA。
在驱动执行电路中，当单片机的P2.0、P2.1、P2.2发出逻辑数字量为高电平时，经过三极管放大后驱动光耦合器的放光二极管，MOC3061的输入端导通，有大约15mA的电流输入。
当MOC306的输出端6脚和4脚尖电压稍稍过零时，光耦内部双向可控硅即可导通，提供一个触发信号给外部晶闸管使其导通；当P2.0、P2.1、P2.2为低电平时，MOC3061截止，双向可控硅始终处于截止状态。
驱动电路有关元件的选择R25，C10组成吸收电路，并接在双向可控硅的两极之间。
吸收回路组成缓冲器。
有了吸收回路，可控硅通断过程中电源电压的变化率受到R25，C10的限制。
R25可以抑制双向可控硅通断时产生的浪涌电流。
R25和C10根据经验公式选，一般C10取0.01~1.0uF，R25取几欧到几十欧，本电路中R25取39欧，C10取0.01 uF。
R27为限流电阻，用来限制MOC3061的输出驱动电流，其数值为电源电压峰值除以双向可控硅的允许重复电流。
在本电路中R27取300欧。
R26：由于MOC3061在输出关断状态下也有小于或等于500mA的输出电流，所以加入R26分流消除这个电流对双向可控硅的影响，以防止双向可控硅误触发，提高了系统的可靠性。
在此电路中可以看出单片机的输出通道采用了MOC3061进行驱动有以下优点：（1）控制简单。
可用SETB或CLR指令直接控制P2.0、P2.1、P2.2以控制加热电阻的工作与否。
（2）MOC3061由于采用了过零触发电路大大简化了双向可控硅的触发电路，把SCR一向控制变为实用的数字脉冲控制。
（3）MOC3061与双向可控硅实际组成了一个固态继电器，实现了无触电控制。
（4）输出通道实现了光电隔离，防止了射电干扰。
（5）输出通道用P2.0、P2.1、P2.2口直接控制双向可控硅，省去了的D/A 转换电路，简化了接口电路。
3双向可控硅电路(1)双向可控硅这种可控硅具有双向导通功能，在交流电的正负半周都可以导通。
其英文名TRIAC即三级交流开关的意思，并把它的两极称为MT1和MT2，其电路符合如图所示。
双向可控硅的通断情况由控制极栅极（G）决定，当栅极无信号时MT1和MT2成高阻态，管截止；而当MT1与MT2之间加一个阈值电压（一般大于1.5V）的电压时，就可以利用控制极栅极电压来使可控硅导通。