课程设计退火炉温度控制系统
热处理炉温度控制系统组态课程设计
太原理工大学现代科技学院组态软件技术及应用课程设计设计名称热处理炉温度控制系统组态专业班级学号姓名指导教师目录第1章概述 (1)1、1课程设计目的 (1)1、2课程设计任务 (1)1、3课程设计要求 (1)第2章监控系统分析和总体设计 (3)2、1工程分析 (3)2、2总体设计 (3)第3章组态设计 (4)3、1系统的IO点表 (4)3、2实时数据库效果如图 (4)3、3用户窗口 (5)3、4主控窗口菜单组态 (5)3、5运行策略 (10)第4章监控界面设计 (10)4、1工艺流程画面 (10)4、2 运行时画面 (11)4、3实时数据 (12)4、4实时曲线 (12)4、5历史数据 (13)4、6历史曲线 (13)4、7实时报警画面 (13)4、8报警信息浏览 (14)4、9存盘数据浏览 (14)第5章运行策略 (15)5、1循环策略 (15)5、2报警数据 (16)5、3历史数据 (17)第6章安全策略 (18)6、1本系统安全机制要求 (18)6、2用户及用户组 (18)6、3系统权限管理 (19)6、4保护工程文件 (20)6、5打开时画面 (20)第7章课程设计总结 (22)第8章参考资料 (22)附录（任务分配） (22)专业班级 学号 姓名 成绩 第1章 概述 1、1课程设计目的 组态综合练习是一项综合性的专业实践课程，目的是让学生将所学的基础理论和专业知识运用到具体的工程实践中，以培养学生综合运用知识的能力、实际动手能力和工程实践能力，为此后的毕业设计打下良好的基础。
1、2课程设计任务 本课程设计要求在修完《监控系统程序设计技术》课程后，运用工业监控系统组态软件（MCGS ），结合一个热处理炉温度监控系统，完成该控制系统的上位机监控系统组态设计。
1、3课程设计要求 1．基本要求 （1） 监控系统总体设计： 了解系统设计要求，进行需求分析，确定组态软件输入输出点、内部变量等，构思监控系统的组态框架。
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ﻩ52.１概述ﻩ５2．2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ﻩ93.２程序清单与电路图 (11)３.3温度控制电路................................ 错误!未定义书签。
第４章控制算法ﻩ184．1程序框图ﻩ184.2算法设计 (19)第5章课程设计总结ﻩ错误!未定义书签。
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%。
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。
(完整word版)煤气退火炉控制系统设计
自动化专业《计算机控制技术》课程设计任务书目录摘要： (4)关键字： (4)引言 (5)1设计任务与要求 (5)1.1设计题目 (5)1.2工艺要求 (5)1.3要求实现系统基本功能 (6)2．总体方案设计 (6)2.1.系统设计方案的提出 (6)2.2.方案比较及确定 (7)2.3. 控制系统方框图 (8)2.4. 算法设计问题 (8)3．系统硬件设计 (10)3.1.系统硬件电路设计 (10)3.2单元模块设计 (10)3.2.1.电源模块 (10)3.2.2. 控制模块 (11)3.2.3.执行模块 (12)3.2.4.温度采集模块 (12)3.2.5.显示模块 (14)3.3.元器件清单 (16)4.系统软件设计 (17)4.1.软件流程图 (17)4.2.软件代码（见附录） (18)5.调试部分 (18)5.1.调试中遇到的问题 (18)5.2.调试过程 (18)5.3.调试结果与分析 (18)6.总结 (21)7.参考文献 (22)8.致谢 (22)9.附录 (22)摘要：本设计是基于单片机AT89C52的煤气退火炉控制系统。
设计中综合利用单片机的可编程性，灵活利用A/D转换器、LCD等，完成温度采集、运算控制、输出显示等功能。
A/D能够较高精度和较大范围的进行温度测量，保证了系统设计的精度要求；运算控制部分主要使用单片机小系统对采集的数据进行处理，方便快捷；输出显示部分使用LCD液晶显示屏实现，简单明了。
系统性能指标均达到了设计要求。
整个系统电路简单，操作方便，用户界面友好。
关键字：单片机温度采集运算控制液晶显示引言1设计任务与要求1.1设计题目煤气罩式退火炉主要用于对冷轧钢板进行热处理，采用高炉煤气作为燃料。
炉体分内罩和外罩，在内罩内放入退火钢卷，并投入保护性气体防止氧化。
燃烧在内罩和外罩之间进行。
12个喷嘴分为上下两层，每层6个环绕排列。
煤气和空气的喷燃比由两个阀门的连杆共同带动。
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）。
微机控制课程设计报告-煤气罩式退火炉温度控制系统
微机控制课程设计题目：煤气罩式退火炉温度控制系统目录摘要———————————————————————— 2一、工艺要求————————————————————— 2二、系统分析及硬件设计———————————————— 31 系统分析———————————————————— 3（1）分析系统—————————————————— 3（2）系统框图—————————————————— 5（3）计算过程—————————————————— 52硬件选择———————————————————— 5（1） CPU选型—————————————————— 5（2）热电偶——————————————————— 5（3）接口芯片—————————————————— 7（4） A/D转换器————————————————— 6（5） LED显示—————————————————— 7（6）键盘———————————————————— 8（7）光电隔离—————————————————— 9（8）执行器——————————————————— 9三、程序设计—————————————————————10（1）主程序—————————————————————10（2）采样子程序———————————————————14（3）滤波子程序———————————————————14（4）显示子程序———————————————————16（5）标度转换子程序—————————————————16（6）键盘子程序———————————————————17（7）数字控制器子程序————————————————19四、总电路图—————————————————————24五、课程设计总结———————————————————24六、参考文献—————————————————————25摘要煤气罩式退火炉主要用于对冷轧钢板进行热处理，采用高炉煤气作为燃料。
【精品】计算机控制技术课程设计温度控制系统设计
课程设计题目温度控制系统设计学院自动化学院专业自动化专业班级姓名指导教师2014年6月24日课程设计任务书题目：温度控制系统设计要求完成的主要任务:被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小,来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。
可控硅控制器输入为0－5伏时对应电炉温度0－300℃，温度传感器测量值对应也为0－5伏，对象的特性为二阶惯性系统,惯性时间常数为T1＝20秒，滞后时间常数为τ＝10秒。
1）设计温度控制系统的计算机硬件系统，画出框图；2）编写积分分离PID算法程序，从键盘接受K p、T i、T d、T及β的值；3）通过数据分析T i改变时对系统超调量的影响.4）撰写设计说明书。
时间安排:6月9日查阅和准备相关技术资料,完成整体方案设计6月10日—6月12日完成硬件设计6月13日-6月15日编写调试程序6月16日-6月17日撰写课程设计说明书6月18日提交课程设计说明书、图纸、电子文档指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日本次课程设计我设计的题目是温度控制系统。
通过专业课程的学习，我将引入计算机，单片机,传感器，以及PID算法来实现电炉温度的自动控制，完成课程设计的任务.计算机的自动控制是机器和仪表的发展趋势,它不仅解放了劳动力，也比以往的人为监控更准确,更及时。
一旦温度发生变化，计算机监控系统可以立即检测到并通过模拟量数字通道传送到计算机。
计算机接收到信号后通过与给定值进行比较后，计算出偏差，再通过PID控制算法给出下一步将要执行的指令。
最后通过模拟量输出通道将指令传送到生产过程，实现机器仪表的智能控制.本次课程设计用到了MATLAB这一软件，通过编写程序，将被控系统离散化。
再通过MATLAB中的simulink 仿真功能，可以看到随着Ki,Kp，Kd改变波形发生的改变,从而可以通过波形直观地看出PID参数对系统动态性能的影响。
炉温控制课程设计报告
目录目录 (1)引言 3第1章技术指标 (4)1.1基本功能要求： (4)1.2 提高功能要求： (4)1.3设计条件 (4)第2章系统设计方案 (6)2.1原理图设计 (6)2.2硬件设计 (6) (7)2.3软件设计 (7)2.3.1软件设计方案 (7)2.3.2程序清单（含必要的注释） (8)第3章单元电路设计 (26)3.1控制部分电路设计 (26)3．2矩阵键盘电路设计 (26)3.3显示部分电路设计 (28)3.3.1数码管内部原理图 (29)3.4温度采集模块电路设计 (31)3.4.1 DS18B20通信程序 (37)3.5继电器电路设计 (39)第4章测试与调整 (40)4.1电源电路检测 (40)4.2显示电路测试 (40)14.3单片机控制电路测试 (40)4.4矩阵键盘电路检测 (40)4.5 控制信号输出电路检测 (40)4.6温度采集电路检测 (40)4.7控制电路检测 (41)4.7总体电路测试 (41)第5章加热炉温控系统使用方法 (42)5.1系统连接方法 (42)5.2系统使用方法 (42)第6章设计小节 (43)6.1 设计任务完成情况 (43)6.2 问题及改进 (43)6.3 心得体会 (43)参考文献 (44)引言随着计算机技术的发展和普及,以单片机为核心的小型嵌入式设备,已经在工业自动化、办公自动化等领域得到了日益广泛的应用本课题对工业对象中主要的被控参数电阻炉炉温进行研究，设计了硬件电路和软件程序。
硬件电路选用STC12C5A60S2单片机及DS18B20，以STC12C5A60S2单片机为主体，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两级控制系统，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，输出控制和脉冲信号，从而加热电阻炉。
软件程序脉冲采用中断方式。
《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。
基于PLC的退火炉温度控制系统优化设计
基于PLC的退火炉温度控制系统优化设计王艳;林文海【摘要】根据台车式退火炉的工艺要求确定温度控制系统的控制策略，采用三菱GX Developer软件中的PID模块进行编程以优化温度控制系统。
退火炉运行后，对温度曲线进行的分析说明了控温系统的精确性和炉温的均匀性，且整个控制系统稳定可靠。
%According to the technological requirements of the car-type annealing furnace,its temperature con-trol system’s control strategy was proposed,including making use of PID module in GX Developer to optimize temperature control system.Analyzing temperature curves in annealing furnace operation proves temperature control system’s accuracy and furnace temperatur e’s uniformity.The whole control system is stable and relia-ble together with good economic benefit as required.【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】3页(P616-618)【关键词】温度控制;台车式退火炉;PLC;PID限幅控制【作者】王艳;林文海【作者单位】天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室，天津 300384; 天津理工大学自动化学院，天津 300384;天津理工大学自动化学院，天津 300384【正文语种】中文【中图分类】TH811台车式退火炉是相关行业应用最广泛的工业炉之一，是工件处理的重要设备。
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。
过程控制课程设计加热炉出口温度控制系统的设计
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。
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。
过程控制课程设计-加热炉炉温控制系统设计
内蒙古科技大学过程控制课程设计说明书题目：加热炉炉温控制系统设计学生姓名：学号：专业：测控技术与仪器班级：2012-1指导教师：2016年 9 月 8 日目录第一章加热炉概述 (3)1.2加热炉自动控制发展与现状 (3)第二章控制方案论证 (4)2.1加热炉控制影响因素及基本要求 (4)2.2 系统控制方案选择 (5)2.3系统控制参数确定 (5)2.3.1 被控参数选择 (5)2.3.2 控制参数选择 (6)第三章加热炉控制基本原理及系统设计 (6)3.1炉温控制基本原理 (6)3.2加热温度控制系统总体结构图 (7)3.3加热炉温度单回路反馈控制系统结构框图 (7)3.4加热炉串级控制系统 (8)3.5 控制仪表的选型及配置 (9)3.5.1测温元件 (9)3.5.2一体化温度变送器 (9)3.5.3 DX2000型无纸记录仪: (9)3.5.4 调节器 (10)3.5.5执行器选型 (11)3.5.6 电/气阀门定位器ZPD-01 (12)3.5.7安全栅 (12)3.5.8 配电器 (12)3.5.9 薄膜气动调节阀ZMBS-16K (13)第四章设计总结 (14)参考文献引言目前在我国钢铁冶金行业中，能源问题日益严峻以及企业面临越来越激烈的市场竞争，节能增效就显得尤为重要。
这就需要对钢铁冶金行业中的主要耗能设备——加热炉的运行状态进行及时和准确的分析并进行优化，以提高加热炉的运行效率，达到节能降耗的目的。
近年来，随着自动化程度的不断提高，轧钢加热炉燃烧控制已实现串级控制。
加热炉的主要技术经济指标为加热温度和能耗两项。
轧钢加热炉控制质量的好坏直接关系到经济效益,特别是炉温控制对杜绝粘钢现象,提高加热炉寿命,降低钢坯烧损、提高成材率、节能降耗、减少环境污染等具有重要意义。
因此，本设计先根据加热炉结构特点设计控制系统，并介绍和比较其它相关的控制系统，选定了加热炉燃料流量控制系统，并阐述了PID控制思想应用于加热炉燃烧过程控制的情况和特点。
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。
计算机控制技术课程设计-炉温控制系统
图 3 单片机的最小系统
3) 模拟量给定输入 在本系统中，被控温度要求在 0~100℃任意调节，在这里采用模拟量给定。 0~5V 则对应 0~100 的温度预设置。通过电位器来实现电位在 0~5V 的调节。通过 STC12C2052 单片机的 AD 模块将模拟信号转换成数字信号送到单片机内部处理。
8 e 20 s ，设采样周期为 T=10s，期望的闭 15s 1
6
计算机控制与接口技术课程设计 环传递函数的一阶惯性环节的时间常数为 10s。即 N=2，可以求出系统的期望的 闭环脉冲传递函数
(z ) 0.6321z-3 1 - 0.3679z 1
被控对象为纯滞后的一阶惯性环节
G(z )
3.8928z-3 1 - 0.5134z 1
因此系统的数字控制器的传递函数为
D(z )
即
0.1624 - 0.0834z-1 1 - 0.3679z 1 0.6321z 3
U (z ) 0.1624 - 0.7743z -1 - 0.2848z -2 - 0.0021z -3 - 0.4902z -4 ......
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： 自动化0902 班 学 号： 200904134064 姓 名： 指导教师： 二○一二 年 十二 月
三、课题分析
在这里要求使用单片机系统实现对单相交流电炉温度闭环控制。温度控制带 有显著的滞后性，传统的控制系统不能理想地满足控制性能指标，所以采用计算 机控制技术来实现较好的控制效果。由于控制任务单一，并且需要在控制电路中 用到 A/D 转换模块，所以这里采用 STC12C2052AD 系列的增加型 51 单片机来完 成控制目标。首先需要设计硬件电路，包括 51 单片机的最小系统、温度采集电 路、模拟的输入给定电路，实时温度数值显示电路和电炉的调温电路。还需要考 虑的是单片机系统的电源供应，这里由于涉及到了交流强电系统，所以直接用 220V 的交流电实现直流稳压电源。接着实现软件部分，考虑到温度的大滞后环 节，程序中采用大林算法。为了方便程序对算法的实现，直接采用 C 语言编程而
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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 (16)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。
图3.2 时钟电路3.1.3 复位电路设计当89C51单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。