加热炉温度控制系统毕业论文
基于PLC的加热炉温控制系统设计
毕业设计（论文）题目：基于PLC的加热炉温控制系统设计学院：电子信息学院专业班级：06自动化（2）指导教师：康涛职称：讲师学生姓名：雷颖倩学号：40604010225摘要在现代工业生产过程中，一些温度等作为被控参数的过程，往往其容量滞后较大，控制要求又较高，若采用单回路控制系统，其控制质量无法满足生产要求。
本文针对锅炉的结构特点以及船机控制能够有效的改善过程的动态特性、提高工作频率、减小等效过程时间常数和加快响应速度等，提出了锅炉温度串级控制的解决方案。
本系统以电加热锅炉为被控对象，以锅炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为福被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度控制系统；完成了系统的硬件设计和PLC程序设计。
经过调试，PLC程序实现了数据采集、A/D转换、PID运算和D/A转换等，达到了设计要求。
关键词：锅炉，温度，串级控制，PLC，PIDABSTRACTIn modern industrial production,some course's capacity often lags behind relatively largely,control also expect relatively much regarding temperature,etc,if adopt the controlsystem of single circuit,its quality of control is unable to meet the production requirement.Because the bunches of control can improve the dynamic characteristic of the course effectively,improve operating frequency,reducing the time constant of the equivalent course and accelerating the response speed,etc.This text have proposed one bunch of solutions of control of boiler temperature.This system leaves target of accusing of on boiler with electricity,export water temperature.With boiler for accuse of parameter mainly,regard the burner hearth water temperature as one pair of parameters of accusing of,regard voltage of resistance wire of the heating furnace as the control parameter,regard PLC as the controller, form one bunch of control systems of boiler temperature;Finish the designing of systematic hardware and the program with PLC.Through debugging,PLC procedure has realized the data gathering,A/D changing,PID operation and D/A changing,etc,has reached the designing requirement.KEYWORDS：boiler，temperature，bunches of control,plc,pid前言随着我国国民经济的快速发展，锅炉的使用范围越来越广泛。
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。
(完整版)基于PID电加热炉温度控制系统设计定稿毕业论文
基于PID电加热炉温度控制系统设计1概述电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。
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：其中：时间常数Td=350秒放大系数Kd=50滞后时间=10秒控制算法选用改PID控制2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2-1 系统硬件结构框图图2-2 系统电路图2.1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。
加热炉温度控制系统设计
加热炉温度控制系统设计[摘要] 加热炉温度控制系统广泛应用于冶金、化工、机械等各类工业控制中，并且在国民经济中占有举足轻重地地位，本文介绍了一种基于单片机地加热炉温度控制系统.本系统以单片机A T89C51为核心，由温度检测、变送及转换电路、控制电路、显示电路、键盘电路、报警电路等组成.本系统通过热电偶温度传感器对温度进行实时检测、变送并通过A/D转换电路转换为数字信号送给单片机，单片机对温度数据进行数字处理并进行PID运算计算出控制量，来改变固态继电器地导通和关断地时间，从而改变加热功率实现对温度控制.其中键盘电路可以对温度进行预设；显示电路可以显示当前温度，直观易懂，让人一目了然；当炉内温度过高或过低时，将会进行声光报警.该系统硬件成本低，控温精度较高，可靠性好，抗干扰，具有适合企业大规模生产地产品实用性.[关键词] 加热炉； AT89C51； PID控制；温度控制The Design of The Heating Furnace Temperature Control System[Abstract] The heating furnace temperature control system is widely used in metallurgy, chemical industry, machinery and other kinds of industrial control, and has play a decisive role in the national economy status, this paper introduces a kind of furnace temperature control system based on SCM.The AT89C51 microcontroller system as the core, by the temperature detection, transmission and conversion circuit, control circuit, display circuit, keyboard circuit, alarm circuit. The system through the thermocouple temperature sensor for temperature in real-time detection, transmission and conversion through the A/D is converted to a digital signal to the microcontroller, microcontroller for digital processing of temperature data and PID operations to calculate the control quantity, to change the solid state relay turn-on and turn-off time, thus changing the heating power of the temperature control. The keyboard circuit may be preset temperature。
电加热炉温度控制系统模型建立及控制算法
东华理工学院长江学院毕业设计（论文）题目电加热炉温度控制系统模型建立及控制算法英文题目The Electric Heating Furnace Temperature Control System Models and Control Algorithms to Establish学生姓名雒得齐专业自动化班级023122指导教师罗先喜二零零六年六月摘要本文以电加热炉为被控对象，通过对电加热炉对象的特性分析来确定电加热炉系统的构成及控制方案。
本文介绍了在建立数学模型的情况下，实现电加热炉炉温的单神经元PID控制算法，通过对普通电加热炉温度控制的系统模型建立及控制算法的设计,解决了普通温度控制系统的动态温度误差与温度误差两者之间的矛盾，而且结构简单，实施容易。
对炉温控制，采用适用于工业控制的8051单片机组成系统。
经实验结果和分析，对P、PI、普通PID控制算法的比较，最终采用了算法简单、效果好的单神经元自适应积分分离PID控制算法，PID算法具有计算量小，控制器结果简单，静动态性能指标好的特点。
要控制电加热炉的温度，我们险要了解其组成及工作原理，通过分析，当我们控制了电加热炉炉丝的功率，也就控制了他的温度，也就是说我们要控制了电加热炉的炉丝功率，就必须控制电加热炉的输入电压，这样我们的工作就简单多了，在这里控制电压采用的是占空比的道通方式，温度越底输入的电压越大，反之越小，采用PID控制算法的调节来输出。
在文中还比较详细的介绍了系统的硬件组成，重点讨论了系统的控制算法、数学模型建立、系统误差和软件设计。
关键词电加热炉；温度控制；单片机；PID算法AbstractThe electric heating furnace for the accused to object to the adoption of the identity of the target of heating furnace electric heating furnace system analysis to determine the composition and control programmed. This article introduced in the establishment of mathematical models of electric heating furnace furnace temperature to achieve single nerve million PID control algorithms, through ordinary electric heating furnace temperature control system models and control algorithms to establish the design and solved ordinary temperature control system dynamics temperature error and temperature error between the contradictions, but a simple structure, the imp lementation easy. For furnace temperature control, the use of control applicable to the industrial composition of the 8051 SCM system. The experiment results and analysis of P, PI and PID control algorithms general comparison, the ultimate use of algorithms simple, good results million multi scoring single nerve separation PID control algorithms, calculated PID algorithm with a small amount of controller results simple, static dynamic performance indicators of good character. To control the electric heating furnace temperature, we strategically located and difficult of access to understand its composition and operating principles, through analysis, when we control the electricity heating furnace stoves silk power, he would control the temperature, that is to say we want to control the electricity heating furnace stoves silk power, we must control the electric heating furnace input voltage, so that we work on a more simple, Here is used to control voltage Zhankongbi the Road Link, the temperature at the end of the voltage is greater, but smaller, using PID control algorithms to adjust the output. In the speech also introduced a system of more detailed hardware composition of the discussion focused on the control system algorithms, mathematical model building, system errors and software design.Key words：electricslly heated oven; temperature control; SCM; PID algorithm目录中文摘要与关键词英文摘要与关键词绪论 (1)概述 (1)1．系统的基本构成及元件介绍 (4)1.1 系统硬件结构及组成框图 (4)1.2 芯片介绍 (4)1.2.1 MCS-51单片机内部结构 (4)1.2.2 定时/计数器 (8)1.2.3 光控可控硅 (10)1.2.4 8279的芯片介绍 (14)1.2.5 12位A/D转换器ADS7804 (18)1.2.6 热电偶 (22)1．3 部分电路 (23)1.3.1 光控可控硅 (23)1.3.2 冷端补偿器法 (23)1.3.3 电源电路 (24)2．模型建立及仿真结果 (26)2.1 系统数学模型的建立 (26)2.2 PID算法 (27)2.2.1 温度控制原理及PID控制算法 (27)2.2.2 PID控制的优点 (30)2.3 仿真及误差分析 (31)2.3.1 电加热炉积分分离PID控制的仿真研究 (31)2.3.2 误差分析 (36)2.3.3 PID调节器参数对控制性能的影响 (37)2.3.4 PID控制器的参数整定 (38)2.4 抗干扰能力 (39)3．软件处理 (40)3.1 采样流程图 (40)3.2 主程序流程图 (41)3.3 其他程序流程图 (41)结论及心得体会 (44)致谢 (46)参考文献 (47)附录一程序清单 (48)附录二原理图 (68)绪论概述随着现代工业的不断发展，在冶金、化工、机械等各类工业制造中，电加热炉得到了广泛的应用。
加热炉毕业论文设计
唐山科技职业技术学院毕业实习报告系别冶金工程系专业班级09冶金技术1班学生姓名学号 **********实习单位指导教师日期目录1 实习期间的收获体会 (1)1.1 加热炉的概念及分类 (1)1.1.1 加热炉的概念 (1)1.1.2 加热炉的分类 (1)1.2 加热炉的组成 (2)1.3 加热炉炉温的影响因素 (2)1.4 加热炉炉温的控制 (4)1.5 如何做一个合格的看火工 (4)2 技术总结 (7)2.1 加热炉操作说明 (7)2.2 加热炉操作要点 (7)2.2.1 烘炉前准备 (7)2.2.2 烘炉操作要点 (7)2.2.3 加热炉正常操作要点 (9)2.2.4 停炉操作要点 (9)2.2.5 吹扫操作要点 (10)2.3 气化系统操作要点 (10)2.3.1 气化冷却系统运行必备条件 (10)2.3.2 煮炉 (11)2.3.3 运行 (11)2.3.4 停炉 (12)2.4 软化水系统操作要点 (12)2.5 加热炉常见的事故及处理 (13)结束语 (15)致谢 (16)1 实习期间的收获体会1.1 加热炉的概念及分类1.1.1 加热炉的概念这一次的实习地点是坐落于滦县茨榆坨工业园区内的唐山东海钢铁集团特钢有限公司，公司主要产品有：钢坯、螺纹钢、棒材、特种钢等。
螺纹钢、棒材的主要生产工艺流程是：加热炉→粗轧机→中轧机→精轧机→水冷装置→冷床→冷剪→自动计数装置→打捆机→卸料。
我的实习岗位就是加热炉的看火工，我们公司采用的是燃高炉煤气双蓄热连续推钢式加热炉，它的规格：全长26000㎜，有效长度24500㎜，有效宽度12800㎜，加热能力170t/h。
来料为方坯，钢坯规格；165×165×12000㎜、150×150×12000㎜下面我就着重介绍一下加热炉。
加热炉是将物料或工件加热的设备。
在冶金工业中，加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉。
加热炉论文
加热炉串级控制系统摘要本设计是加热炉串级控制系统的设计方案，利用MATLAB中的Simulink进行系统仿真，并采用临界比例度法进行参数的整定，最终完成符合实际要求的加热炉串级控制系统的设计方案。
关键词：加热炉串级控制系统主控制量临界比例度1序言在大多数情况下，简单控制系统由于其自身需要的自动化仪表少，设备投资少，维护、投运简单，同时，生产实践证明它能解决大量的生产控制问题，满足定值控制的要求，因此，简单控制系统是生产过程自动控制中最简单、最基本、应用最广的一种形式，约占自动控制系统的90%左右。
但是，针对不同的生产过程为满足其生产过程的生产工艺、生产参数的不同要求，简单控制系统已不能满足生产要求，所以相继出现了各种复杂控制系统，例如，串级控制系统，前馈控制系统，纯滞后补偿控制系统和解耦控制系统等。
在各种复杂控制系统中，串级控制系统占有较大比重。
串级控制系统是在简单控制系统的基础上发展起来的，为双闭环或多闭环控制系统。
串级控制系统可以应用于容量滞后较大的对象，纯滞后较大的对象，扰动变化激烈而且幅度大的对象和参数互相关联的对象。
工业生产中的加热炉，其任务是将被加热物料加热到一定温度，然后送到下道工序进行加工。
加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。
在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。
从实际工程可知，加热炉出口温度的控制系统中的温度属于容量滞后较大的对象，为了提高控制质量，采用串级控制系统，选择滞后较小的炉膛温度为副参数，构成炉出口温度对炉膛温度的串级控制系统。
运用副回路的快速作用，将有效地提高控制质量，可以满足生产要求。
为此设计以串级控制为基础的加热炉串级控制系统，对该生产过程有积极意义。
2加热炉串级控制系统分析2.1加热炉串级控制系统的描述加热炉温度控制系统如图1所示，原料在加热管中从入口到出口过程中被加热到指定的温度。
加热炉温度控制系统
加热炉温度控制系统标题：加热炉温度控制系统摘要：加热炉温度控制系统是一种用于控制加热炉温度的设备。
它通过监测加热炉内的温度并相应地调节加热器的工作状态，以保持加热炉内的温度在设定范围内稳定。
本文将介绍加热炉温度控制系统的原理、组成部分以及工作流程，并探讨其在工业生产中的应用。
关键词：加热炉、温度控制、加热器、工业生产1. 引言加热炉是一种常见的热处理设备，广泛应用于冶金、机械加工和材料研究等领域。
在加热炉的使用过程中，保持加热炉内的温度稳定是非常重要的。
过低的温度会导致加热不充分，影响产品的质量；过高的温度则会造成能源的浪费，甚至导致设备损坏。
因此，开发一种稳定且可靠的加热炉温度控制系统对于提高生产效率和节约能源具有重要意义。
2. 温度控制系统的原理温度控制系统通常由温度传感器、控制器和执行器组成。
温度传感器用于实时监测加热炉内的温度变化，将温度信号传输给控制器。
控制器根据设定的温度范围和温度传感器反馈的实时温度，计算出相应的控制信号。
执行器根据控制信号调节加热器的工作状态，从而实现加热炉温度的稳定控制。
3. 温度控制系统的组成部分3.1 温度传感器温度传感器是温度控制系统中的重要组成部分。
常用的温度传感器有热电阻和热电偶两种。
热电阻传感器的工作原理是利用金属电阻随温度变化而发生的电阻变化，通过测量电阻的变化来确定温度。
热电偶传感器则是利用两种不同材料的接触产生的热电势随温差变化而变化，通过测量热电势的变化来确定温度。
3.2 控制器控制器是温度控制系统的核心部件，负责计算控制信号并将其传输给执行器。
控制器根据设定的温度范围和温度传感器反馈的实时温度，做出相应的控制决策。
常见的控制器包括PID控制器和模糊控制器。
PID控制器根据比例、积分和微分三个方面来调节控制信号；模糊控制器则利用模糊逻辑推断得出控制信号。
3.3 执行器执行器根据控制器传输的控制信号调节加热器的工作状态。
常见的执行器包括电动阀和可调电阻。
毕业设计论文—加热炉温度控制毕业设计-精品
精品毕业论文下载尽在我的主页天津冶金职业技术学院毕业设计加热炉的温度检测与控制系别：电气系专业：应用电子班级：电子09-2学生姓名：丁晨指导教师：姜老师2012年4月15日摘要随着我国国民经济的快速发展，加热炉的使用范围越来越广泛。
而加热炉温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响这场品的质量和产量。
以前加热炉的控制系统大多数是采用模拟控制系统，且各种数据只在加热炉系统中进行单独储存和通过加热炉自己的仪表进行观察、判断故障。
随着网络技术的发展和整个工厂完全实现两级自动化管理的寻妖，要求在过程级上通过相应的终端了解任何一个设备或任何一个装置的控制情况以及生产情况。
因此，过程控制系统在加热炉系统中得到广泛的应用，它是加热炉控制系统的重要部分，是对以及控制系统的一个总领和扩充。
现代加热炉的生产过程可以实现高度的过程控制，以保证在加热过程中温度的准确控制，这就为工业生产提供了有利条件。
加热炉是工业生产中的一个重要装置，它的任务是把原料加热到一定温度，以保证下道工序的顺利进行。
因此加热炉的温度控制起着举足轻重的作用，直接关系到产量﹑能源﹑污染﹑工人劳动强度等等。
以前加热炉的控制多数采用老式的人工控制，需要操作人员完全手动控制燃料﹑原料阀的开度，进行烧炉。
这样一来，流量控制的精度极差，操作的及时性也大大降低。
在引入了过程控制系统之后，这一情况得到了大大的改善。
如何保证原料出口处原料温度是实现加热炉温度控制的基本前提。
目录摘要²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²I1 设计的目的及意义²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²12 控制系统工艺流程及控制要求²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²² 2 2.1 生产工艺介绍²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²22.2 控制要求²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²² 33 总体设计方案²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²43.1 系统控制方案²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²² 43.2 系统结构和控制流程图²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²44 控制系统设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²54.1 系统控制参数确定²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²² 55 控制仪表的选型和配置²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²65.1一体化温度变送器²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²6 5.2 DX2000型无纸记录仪²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²65.3 调节器²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²75.4 执行器²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²85.5 电/气阀门定位器ZPD-0²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²95.6 安全栅²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²105.7 配电器²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²105.8 薄膜气动调节阀ZMBS-16K²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²116 联锁保护²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²127 收获和体会²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²138 参考文献²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²141 设计的目的及意义加热炉被广泛应用于工业生产和科学研究中。
加热炉温度控制系统_毕业论文
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, 然而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S7-200PLC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S7-200PLC和系统硬件及软件的具体设计过程。
关键词：温度控制；PID；温度传感器；可控硅电压调整器- . -word资料-AbstractT emperature control system has been widely used in the industry controlled field，as the temperature control system of boilers and welding machines in steel works、chemical plant、heat-engine plant etc. Heating-stove temperature control has also been applied widely in all kinds of fields .The application of this aspect is based on SCM which is making the PID control, yet the hardware and software design of DDC system controlled by SCM is somewhat complicated , it’s not an advantage especially related to logic control, however it is accepted as the best choice when mentioned to PLC.The furnace temperature of heating-stove is a large inertia system，so generally using PID adjusting to control. With the expanding of PLC function, the control function in many PLC controllers has been expanded. Therefore it is more reasonable to apply PLC controlling in the applicable fields where logical control and PID control blend together. The design has utilized the control system with which Siemens S7-200 PLC control the temperature heating-stove. In the first place this paper presents the working principles of the temperature control system and the elements of this system. Then it introduces Siemens S7-200 PLC and the specific design procedures of the hardware and the software.Keywords T emperature control PID temperature pickup SCR Voltage Converter- . -word资料-目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 研究的主要内容 (1)1.3 系统的设计目标及技术要求 (1)1.4 控制系统的设计原理 (2)1.5 技术综述 (2)第2章硬件设计 (4)2.1 西门子S7-200 PLC (4)2.1.1 西门子S7-200主要功能模块介绍 (4)2.1.2 开关量I/O模块介绍 (5)2.2 温度传感器 (6)2.2.1 热电偶 (6)2.2.2 热电阻 (6)2.3 模拟量输入模块 (9)2.3.1 EM231模拟量输入模块 (9)2.3.2 EM232模拟量输出模块 (10)2.4 可控硅电压调整器 (11)2.4.1 可控硅电压调整器简介 (11)2.4.2 可控硅电压调整器的主要性能指标 (12)2.4.3 双向可控硅交流调压原理 (12)2.4.4 可控硅电压调整器在加热炉中的应用 (13)2.5 本章小结 (15)第3章炉温PID控制算法 (16)3.1 PID控制器基本概念 (16)3.2 PID控制算法数字化处理 (17)3.3 PID在PLC中的回路指令 (20)3.4 模拟量采集的数字滤波算法 (22)3.5 采样周期的选择 (24)3.6 PID参数整定 (25)3.7 本章小结 (28)第4章软件设计 (29)4.1 STEP7编程软件简介 (29)- . -word资料-4.2 方案设计思路 (29)4.3 程序流程图 (31)4.4 系统程序实现 (31)4.5 PLC炉温控制系统的调试 (32)4.6 本章小结 (32)第5章组态画面设计 (33)5.1 组态王简介 (33)5.2 组态画面设计 (33)5.2.1 创建项目 (33)5.2.2 创建主画面 (35)5.2.3 建立实时趋势曲线 (36)5.2.4 创建报警窗口 (37)5.2.5 建立系统原理画面 (38)5.2.6 建立参数监控画面 (38)5.3 本章小结 (39)第6章系统调试 (40)6.1 组态王与S7-200的通信 (40)6.2 启动组态王 (40)6.3 参数设定和监控 (41)6.4 报警信息提示 (42)6.5 趋势曲线监控 (43)6.6 本章小结 (44)结论 (45)致谢 (46)参考文献 (47)附录１ (48)附录2 (50)附录3 (53)- . -word资料-第1章绪论1.1课题背景及意义随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
西安石油大学毕业论文
中频感应加热炉温度控制系统的数学建模摘要：通过对中频感应加热炉温度控制系统的数学建模，可以更精确的对温度进行控制，从而得到电源功率与温升的最佳方案，使电能得到最高效的利用，从而在最快的时间内达到所需要的最准确的温度，减少工件的废品率，并提高生产效率。
本文运用电磁学及热学的知识，研究中频感应加热炉温度控制系统电源输出功率与被加热材料电涡流的关系；电涡流与发热量的关系；发热量与温升的关系。
从而得出电源的输出功率与被加热材料温升的电-热学模型。
数学模型中运用金属材料学的知识考虑材料电阻、比热随温度变化而变化的影响，得出在这些条件影响下的数学模型。
简化得出的加热炉温度控制系统为一阶惯性系统。
以某中频感应加热炉为例，计算各环节的数学关系并建立其温度控制系统的数学模型。
这些研究工作为系统的仿真、技术培训及控制优化提供了理论基础。
关键词：中频感应加热炉；温度控制系统；数学模型；感应线圈；涡流；发热量；温升The mathematical modeling of temperature control system about medium frequency induction heating furnaceAbstract：Based on the medium frequency induction heating furnace temperature control system modeling, can be more accurate temperature control, so as to obtain the power and temperature rise is the best solution, so that electricity can be the most efficient use, resulting in the fastest time to meet the needs of the most accurate temperature, reduce the reject rate, and improve production efficiency. In this paper, using the electromagnetic and thermal knowledge, study of the medium frequency induction heating furnace temperature control system power supply and the material to be heated electric eddy current; eddy current and heat; heat and temperature relationship. Thus the power output and the material to be heated temperature electro thermal model. A mathematical model using metal material science knowledge considering material, heat resistance changes with temperature effects obtained in these conditions, mathematical model. Simplify the heating furnace temperature control system as an inertial system. A medium frequency induction heating furnace as an example, the mathematical relationship between the calculated to establish the mathematical model of the temperature control system. The research on the system provides theoretical basis for simulation, technical training and Control optimization theoretical basis .Keywords：Medium frequency induction heating furnace;Temperature control System;Mathematic model;Induction coil;Eddy current;Calorific value目录1 绪论 (1)1.1 感应加热的基本原理 (1)1.2 感应加热炉的作用 (1)1.3 数学模型和一般建模方法 (2)1.3.1 数学模型的定义及分类 (2)1.3.2 一般的建模方法 (3)1.4 常规加热炉的数学模型 (4)1.4.1 简易的加热炉温度系统数学模型 (4)1.4.2 连续加热炉的数学模型 (5)1.5 课题研究的内容和目的 (6)1.6 论文安排 (7)2 中频感应加热炉系统结构分析 (8)2.1 中频感应加热炉系统总体结构 (8)2.2 中频电源的结构分析 (9)2.3 加热炉的结构分析 (10)2.4 被加热材料的输送装置 (11)3 中频感应加热炉温度控制系统的数学建模 (12)3.1 中频感应加热炉温度控制系统的结构 (12)3.2 加热炉感应线圈的数学模型 (13)3.2.1 温度对加热炉感应线圈电阻的影响 (13)3.2.2 线圈电流与电源输出功率的关系 (15)3.2.3 电源输出功率与线圈磁感应强度的关系 (16)3.2.4 感应线圈数学模型的简化 (17)3.3 被加热材料涡流的数学模型 (17)3.3.1 感应线圈与被加热材料涡流的关系 (17)3.2.2 被加热材料涡流的简化数学模型 (18)3.3 被加热材料涡流与热功率的关系模型 (18)3.4 被加热材料电阻率随温度变化对系统的影响 (19)3.4.1 材料被加热部分受温度影响下的电阻 (19)3.4.2 受温度影响下的R的简化值 (20)W3.4.3 电阻随温度变化对材料涡流的影响 (21)3.4.4 电阻随温度变化对材料自发热的影响 (21)3.5 热功率与发热量的关系 (22)3.5.1 传送速度与加热时间的关系 (22)3.5.2 材料发热量的数学模型 (22)3.5.3 传送速度为v时材料发热量的数学模型 (23)3.6 被加热材料出口温度的数学模型 (23)3.6.1 发热量与出口温度的关系 (23)3.6.2 出口温度的简化数学模型及传递函数 (24)3.6.3 材料比热随温度变化对材料导热的影响 (25)3.7 中频感应加热炉温度控制系统的数学模型 (27)3.7.1 温度控制系统的框图 (27)3.7.2 中频感应加热炉温度控制系统的数学模型 (28)3.7.3 中频感应加热炉温度控制系统的S传递函数 (28)3.8 本章小结 (29)4 某型号的中频感应加热炉温度控制系统数学模型 (30)4.1 某型号中频感应加热炉结构 (30)4.2 A加热炉各参数及说明 (30)4.3 A加热炉温度控制系统的数学模型 (32)4.3.1 A加热炉感应线圈的数学模型 (32)4.3.2 A加热炉材料涡流的数学模型 (32)4.3.3 A加热炉材料涡流与热功率的关系 (33)4.3.4 A加热炉I材料（自发热）环节的传递函数 (33)4.3.5 A加热炉材料（热导）环节模型 (33)4.3.6 A加热炉的数学模型 (33)5 总结与展望 (35)参考文献 (36)1 绪论1.1 感应加热的基本原理感应加热的基础是法拉第发现的电磁感应现象，即交变的电流会在导体中产生感应电流使导体周围产生感应磁场，被加热的材料(即坯料)的内部在磁场的作用下产生电涡流,依靠这些涡流的能量达到加热目的。
(完整版)加热炉反应的自动控制毕业设计
毕业论文论文题目加热炉反应的自动控制毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
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作者签名：日期：毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。
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3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
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图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它新疆工程学院毕业论文任务书学生姓名专业班级论文题目基于PLC和MCGS的加热炉反应自动控制接受任务日期完成任务日期指导教师指导教师单位论文要求1、设计系统的画面。
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。
加热炉毕业设计论文
加热炉毕业设计论文加热炉是一种常用的热处理设备，用于对工件进行加热处理，提高其硬度、强度等物理性能。
本论文将就加热炉的设计原理、结构特点、性能指标以及应用领域进行研究分析，并提出了一种改进方案，以满足对工件的热处理需求。
一、加热炉的设计原理和结构特点加热炉的设计原理主要包括能量传递原理和温度控制原理。
能量传递原理是指在加热炉中通过燃烧燃料或电加热元件产生热能，然后通过传热介质将热能传递给工件，使其达到所需的加热温度。
温度控制原理则是通过控制加热炉的燃料供给量或电加热元件的电流输入，来控制加热炉内部的温度，达到工艺要求。
加热炉的结构特点包括加热室、传热介质、加热元件和控制系统。
加热室是容纳工件的空间，通常由耐热材料制成，具有较好的保温性能。
传热介质可以是气体（如空气）、液体（如水、油）、固体（如炉砖）等，用于将热能传递给工件。
加热元件有燃烧炉、电阻丝、电极等，在加热炉中起到产生热能的作用。
控制系统则用于对加热炉进行温度控制，通常包括温度传感器、控制阀门、控制面板等。
二、加热炉的性能指标加热炉的性能指标主要包括加热速度、温度均匀性、能源利用率和安全可靠性。
加热速度指的是加热炉对工件进行加热的速度，通常以时间来衡量。
温度均匀性是指加热炉内工件的温度分布是否均匀，对于一些对温度要求较高的工艺来说，温度均匀性非常重要。
能源利用率则是指加热炉对能源的利用效率，通常以单位时间内消耗的能源和工件加热所需的能源之比来表示。
安全可靠性是指加热炉在工作过程中是否安全可靠，主要包括燃烧安全和温度控制的准确性。
三、加热炉的应用领域加热炉广泛应用于金属加热处理、玻璃制品生产、陶瓷烧结等领域。
在金属加热处理方面，加热炉通常用于对钢材的淬火、退火、正火等工艺进行加热，以改善钢材的性能。
在玻璃制品生产中，加热炉主要用于将玻璃加热至熔化温度，以便进行吹制、拉伸等工艺。
在陶瓷烧结方面，加热炉主要用于将陶瓷原料加热至一定温度，使其发生烧结反应，形成致密的陶瓷材料。
加热炉温度控制系统研究和分析
加热炉温度控制系统研究和分析摘要：温度是工业对象中主要的被控参数之一，工业中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的处理温度要求严格控制，随着科学技术的发展，人们需要对各种加热炉，热处理炉，反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。
采用单片机来控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且还可以大幅降低资源利用和节约成本。
本文设计了一种基于单片机的温度测量和控制装置，能对环境温度进行测量，并能根据温度给定值给出调节量，控制执行机构，实现调节环境温度的目的。
关键字：温度控制温度传感器1、整体方案论述对于炉温控制，进行系统设计时有以下主要问题需要考虑：1)炉温变化规律的控制：即炉温按预定的温度——时间关系变化；2)温度控制范围：涉及到测温元件即温度传感器的选择、炉功率的选择等；3)控制精度、超调量等指标：这涉及到A/D转换精度、控制规律选择等；4)系统中应加入适当的高温保护电路避免温度过高导致控制系统不能正常工作。
控制系统控制框图如图1所示：原理说明：通过单片机定时对炉温进行检测，经A/D转换芯片得到相应的数字量，经过计算机进行数据转换，得到应有的控制量，去控制加热功率，从而实现对温度的控制。
采样过程中，单片机将检测到的温度信息与设定值进行比较，如果不相符，数字调节程序根据给定值与测得值的差值设计控制算法，触发程序根据控制量控制执行单元。
如果检测值高于设定值，则启动制冷系统，降低环境温度；如果检测值低于设定值，则启动加热系统。
图1 控制系统框图2、控制系统设计2.1软件设计模块本系统的应用程序主要由主程序、中断服务程序和子程序组成。
主程序的任务是对系统进行初始化，实现参数输入，并控制电加热炉的正常运行。
主程序主要由系统初始化、数据采集及处理、智能推理等部分组成。
系统初始化包括设置栈底、工作寄存器组、控制量的初始值、采样周期、中断方式和状态、定时器的工作方式等。
数据采集及处理主要包括实时采集电加热炉的炉温信号，计算出实际炉温与理想值的差值以及温差的变化率，并对炉温信号进行滤波和限幅处理。
电加热炉温度控制系统模型建立及控制算法
东华理工学院长江学院毕业设计（论文）题目电加热炉温度控制系统模型建立及控制算法英文题目The Electric Heating Furnace Temperature Control System Models and Control Algorithms to Establish学生姓名杨芳芳专业自动化班级023122指导教师罗先喜二零零六年六月摘要本文以电加热炉为控制对象.通过对电加热炉对象特性的分析来确定电加热炉系统的构成及控制方案。
而这里主要采用的设计方案是普通电加热炉温度控制系统模型建立及控制算法,对电加热炉的温度进行控制的计算机控制系统，所含系统结构复杂，干扰多。
这个系统结构简单，实施容易。
对炉温控制，采用的主要是由8051单片机组成系统。
此外由于PID算法具有计算量小，控制器结果简单，静动态性能指标好等特点，则应用了PID控制算法。
本文还建立电加热炉数学模型。
此外在论文中也介绍了史密斯预估方案，以及关于占空比，这两个问题都有在论文中提到，其中史密斯预估方案对系统的稳态性能影响很大，而占空比问题也对系统温度加热时间有很大关系。
出此之外，论文中还介绍了电加热炉温度控制系统中要运用到的主要芯片.以及这些芯片在系统中的各自功能也都有介绍。
此论文重点讨论了电加热炉温度控制系统系统的控制算法，关键词电加热炉；温度控制；单片机；PID算法;AbstractThis method resolves the Electrical-heated furnace is the controlled target .By analyzing the characteristic of electrical-heated furnace control system. Under this condition We choose the chief in the article is the contradiction between static and dynamic performances, the computer control system for controlling the stove temperature adopt the expert system and its deficiencies are complex and has much interference .this system is easily implemented. the most important in this design is that the electric heating elements, control algorithm, and soft-ware design of the system .Besides,this methord introduce selectrical-heated by maths. And also introduce about the O.J.M des Smith’idea.And also introduce other things about this method. In the method we also can find about the chip about the design ,it also includes the function about the chip. The ideas in the method what had been mentioned are all very important for me to design this method .The results of algorithm simulation prove that single neuron adaptive PSD intelligent control algorithm is simple and its effect is the better .it has very high theoretical value and practical value.The most important mental in this method is how to design the selectrical-heated by PID algorithmKey wordsselectrical-heated furnace; temperature control; Single chip micyoco; PID algorithm.目录中文摘要与关键词英文摘要与关键词绪论 (1)1. 电加热炉温度控制系统的构成 (2)1.1 各个主要元件电加热炉温度控制系统中的功能 (2)1.2 电加热炉温度控制系统的结构框图及工作原理 (2)1.3 系统中要用的主要芯片的简介 (3)1.3.1 8051芯片简介 (3)1.3.2 定时计数器 (5)1.3.3 锁存器74LS373 (6)1.3.4 光可控硅 (6)1.3.5 8279芯片的简介 (10)1.3.6 A/D转换器 (12)1.3.7 电源电路 (13)1.4 电加热炉温度控制系统的控制实例 (14)2..电加热炉温度控制系统的控制算法 (15)2.1 电加热炉温度控制系统的性能指标 (15)2.2 电加热炉温度控制系统数学模型的建立 (15)2.3 PID控制器的控制算法 (16)2.3.1 PID调节器参数对控制性能的影响 (18)2.3.2 PID控制系统参数设定及其控制系统的优点 (18)2.4 电加热炉积分分离PID控制的仿真研究 (20)3. 控制系统的仿真实验图及分析 (21)3.1 积分分离PID控制算法 (21)3.2 占空比 (25)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录1 (30)附录2 (49)绪论电加热炉的出现，给人类的生活带来了很多方便，使人类不管是在生活还是在工业方面都有了很多便利之处。
加热炉温度控制系统设计本科毕业设计
控制系统综合设计报告题目: 加热炉温度控制系统设计报告题目：加热炉温度控制系统设计一、 课程的要求和意义（一 ）课程设计的具体要求 1、加热炉温度单回路反馈控制系统。
2、以加热炉温度为主变量，夹套温度为副变量，构成加热炉出口温度与夹套温度的串级控制系统。
被加热物料流过排列炉膛四周的夹套后，加热到炉出口工艺所要求的温度。
在加热用的装有一个调节阀，用以控制夹套温度控制，以达到控制出口温度的目的。
为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。
3、利用Simulink 实现单回路系统仿真和串级系统仿真，得出系统输出响应曲线，根据两种系统仿真结果分析串级控制系统的优缺点，验证串级系统是否能提高控制的精度。
本设计是通过加热炉两种控制方案的对比并利用MATLAB 中的Simulink 进行系统仿真，采用衰减曲线法进行参数的整定，通过比较两种方案，最终说明加热炉串级控制系统的设计方案在实际控制中的优越性。
4、要求设计的系统满足快速、准确、稳定，且超调量8%≤δ≤10%。
5、给定各传递函数如下：主控制对象加热炉温度传递函数:011()(301)(31)G s s s =++副对象对象夹套温度传递函数:0221()(101)(1)G s s s =++主PID 控制器的传递函数为：111()(1)c I G s K T s=+副PID 控制器的传递函数为：22()c G s K =二、 加热温度控制系统设计（一） 加热炉单回路温度控制系统结构图加热炉温度单回路控制系统结构框图 （二） 加热炉温度串级控制系统结构图加热炉温度串级控制系统结构框图图3加热炉温度串级控制系统结构图图1加热炉单回路温度控制系统结构图PID 调节器调节装置夹套加热炉温度反馈 1()t+- ++ + 干扰 干扰 图2 加热炉温度单回路控制系统结构框图 +（三）衰减曲线法参数整定的相关资料（1）衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间TI放在最大，微分时间T D 放到最小，比例放大倍数KC设为1;（2）然后使KC 由小往大逐步改变，并且每改变一次KC值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。
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加热炉温度控制系统毕业论文目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 研究的主要容 (1)1.3 系统的设计目标及技术要求 (1)1.4 控制系统的设计原理 (2)1.5 技术综述 (2)第2章硬件设计 (4)2.1 西门子S7- PLC (4)2.1.1 西门子S7-200主要功能模块介绍 (4)2.1.2 开关量I/O模块介绍 (5)2.2 温度传感器 (5)2.2.1 热电偶 (6)2.2.2 热电阻 (6)2.3 模拟量输入模块 (8)2.3.1 EM231模拟量输入模块 (8)2.3.2 EM232模拟量输出模块 (10)2.4 可控硅电压调整器 (11)2.4.1 可控硅电压调整器简介 (11)2.4.2 可控硅电压调整器的主要性能指标 (12)2.4.3 双向可控硅交流调压原理 (12)2.4.4 可控硅电压调整器在加热炉中的应用 (13)2.5 本章小结 (14)第3章炉温PID控制算法 (15)3.1 PID控制器基本概念 (15)3.2 PID控制算法数字化处理 (16)3.3 PID在PLC中的回路指令 (19)3.4 模拟量采集的数字滤波算法 (21)3.5 采样周期的选择 (23)3.6 PID参数整定 (24)3.7 本章小结 (27)第4章软件设计 (28)WORD版本.4.1 STEP7编程软件简介 (28)4.2 方案设计思路 (28)4.3 程序流程图 (30)4.4 系统程序实现 (30)4.5 PLC炉温控制系统的调试 (31)4.6 本章小结 (31)第5章组态画面设计 (32)5.1 组态王简介 (32)5.2 组态画面设计 (32)5.2.1 创建项目 (32)5.2.2 创建主画面 (34)5.2.3 建立实时趋势曲线 (35)5.2.4 创建报警窗口 (35)5.2.5 建立系统原理画面 (36)5.2.6 建立参数监控画面 (37)5.3 本章小结 (38)第6章系统调试 (39)6.1 组态王与S7-200的通信 (39)6.2 启动组态王 (39)6.3 参数设定和监控 (40)6.4 报警信息提示 (41)6.5 趋势曲线监控 (42)6.6 本章小结 (43)结论 (44)致谢 (45)参考文献 (46)附录１ (47)附录2 (49)附录3 (52)WORD版本.第1章绪论1.1课题背景及意义随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
其中，温度是一个非常重要的过程变量。
例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制[1]。
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,然而PLC在这方面却是公认的最佳选择。
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，通过采用PLC来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，PLC对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。
这也正是本设计所重点研究的容。
1.2研究的主要容本课题的研究容主要有：1)温度的检测；2)采用PLC进行恒温控制；3)PID算法在PLC中如何实现；4)PID参数对系统控制性能的影响；5)温控系统人机界面的实现；1.3系统的设计目标及技术要求本PLC温度控制系统的具体指标要求是：对加热器加热温度调整围为800℃—1000℃，温度控制精度小于3℃，系统的超调量须小于15%，并具有温度上下限报警功能和故障报警功能。
软件设计须能进行人机对话，考虑到本系统控制对象为电炉，是一个大延迟环节，且温度调节围较宽，所以本系统对过渡过程时间不予要求。
WORD版本.1.4控制系统的设计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、可控硅电压调整器、加热炉、温度传感器、温度变送器等几个部分组成[2]。
图1-1 加热炉温度控制系统基本构成框图通过调节双向可控硅的通断来调节电阻丝的输出功率，由温度检测元件热电阻将采集到的炉膛温度信号，经过温度变送器转换为电压信号，PLC主控系统部的A/D将送进来的电压信号转化为西门子S7-PLC可识别的数字量。
用编制好的程序对其进行计算，得到实际温度值，在与给定的温度值比较，得到的偏差经过PID运算后，输出的数字量经过D/A转换，在由模拟量输出模块送给可控硅电压调整器，产生可控硅脉冲触发信号，该信号触发可控硅电路，最终由该电路驱动电炉的加热丝，通过调整可控硅触发信号（即调节供电电压每个周期的导通角），即可控制电炉电压的通断及大小，进而达到控制炉温的目的。
1.5技术综述自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在电子技术的迅猛发展，以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化自适应参数自整定等方面取得成果。
在这方面以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表，在各行业广泛应用。
目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。
温度控制系统在国各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。
目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平。
成熟产品主要以“点位”控制及常规的WORD版本.PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后复杂时变温度系统控制，而且适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表国技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。
现在，我国在温度等控制仪表业与国外还有着一定的差距。
温度控制系统大致可分别用3种方式实现，一种是用仪器仪表来控制温度，这种方法控制的精度不高。
另一种是基于单片机进行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, 而PLC 在这方面却是公认的最佳选择。
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。
因此本设计选用西门子S7-200PLC来控制加热炉的温度。
WORD版本.第2章硬件设计随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛地应用在所有的工业领域。
现代社会要求制造业对市场需求做出迅速反应，生产出小批量、多品种、多规格、高质量的产品。
为了满足这一要求，生产设备和自动化生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性。
可编程序控制器（Programmable Logic Controller）正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用控制装置。
本章主要介绍西门子S7-200系列PLC以及其它硬件的组成与选型。
2.1西门子S7- PLCS7- 系列 PLC 是由德国西门子公司生产的一种超小型系列可编程控制器，它能够满足多种自动化控制的需求，其设计紧凑，价格低廉，并且具有良好的可扩展性以及强大的指令功能，可代替继电器在简单的控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。
由于它具有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥作用[3]。
S7-200系列可以根据对象的不同, 可以选用不同的型号和不同数量的模块。
并可以将这些模块安装在同一机架上。
2.1.1西门子S7-200主要功能模块介绍S7-200的CPU 模块包括一个中央处理单元,电源以及数字I/O 点,这些都被集成在一个紧凑,独立的设备中。
CPU 负责执行程序,输入部分从现场设备中采集信号,输出部分则输出控制信号,驱动外部负载.从 CPU 模块的功能来看, CPU 模块为CPU22*,它具有如下五种不同的结构配置CPU 单元：①CPU221 它有 6 输入/4 输出,I/0 共计 10 点.无扩展能力,程序和数据存储容量较小,有一定的高速计数处理能力,非常适合于少点数的控制系统。
②CPU222 它有8 输入/6 输出，I/0 共计 14 点，和 CPU 221 相比,它可以进行一定的模拟量控制和2个模块的扩展,因此是应用更广泛的全功能控制器。
③CPU224 它有 14 输入/10 输出，I/0 共计 24 点，和前两者相比,存储容量扩大了一倍,它可以有 7个扩展模块,有置时钟,它有更强的模拟量和高速计数的处理能力,是使用得最多 S7- 产品。
WORD版本.④CPU224XP 它有 24 输入/16 输出,I/0 共计 40 点,和 CPU224 相比,增加了通信口的数量,通信能力大大增强。
它可用于点数较多,要求较高的小型或中型控制系统。
⑤CPU226它有 24 输入/16 输出,I/0 共计 40 点,它在用户程序存储容量和数据存储容量上进行了扩展,其他指标和 CPU224XP相同。
2.1.2开关量I/O模块介绍当 CPU 的 I/0 点数不够用或需要进行特殊功能的控制时,就要进行I/O 扩展,I/O 扩展包括 I/O 点数的扩展和功能模块的扩展。
通常开关量I/O 模块产品分 3 种类型:输入模块,输出模块以及输入/输出模块。
为了保证 PLC 的工作可靠性,在输入模块中都采用提高可靠性的技术措施。
如光电隔离,输入保护(浪涌吸收器,旁路二极管,限流电阻),高频滤波,输入数据缓冲器等。
由于 PLC 要控制的对象有多种,因此输出模块也应根据负载进行选择,有直流输出模块, 交流输出模块和交直流输出模块。
按照输出开关器件种类不同又分为 3 种：继电器输出型,晶体管输出型和双向晶闸管输出型。
这三种输出方式中,从输出响应速度来看，晶体管输出型最快，继电器输出型最差，晶闸管输出型居中；若从与外部电路安全隔离角度看,继电器输出型最好。
在实际使用时，亦应仔细查看开关量 I/O 模块的技术特性，按照实际情况进行选择。
由于本系统是单回路的反馈系统，CPU224XP相比与其他型号具有更好的硬件指标，其上自带有模拟量的输入和输出通道，因此节省了元器件的成本，CPU224XP自带的模拟量I/O规格如表2-1所示：表2-1 模拟量I/O配置表CPU224XP自带的模拟量输入通道有2个，模拟量输出通道1个。
在S7-200中，单极性模拟量的输入/输出信号的数值围是0~32000，双极性模拟信号的数值围是-32000~+32000[4]。
2.2温度传感器温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。