电加热炉温度自动控制系统
(整理)基于PID电加热炉温度控制系统设计
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：1)(+=-s T e K s G d sd τ 其中：时间常数Td=350秒放大系数Kd=50滞后时间τ=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 系统硬件结构框图看门狗 报警提醒通信接口 LED显示 键盘 微型控制机 AT89S52 温度检测PT100 驱动执行机构 8路D/A 转换器DAC0832 测量变送 8路A/D 转换器ADC0809 加热电阻温度图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。
基于单片机PID算法的电加热炉温度控制系统设计
基于单片机 PID算法的电加热炉温度控制系统设计摘要：电加热炉的温度控制具有升温单向性，大惯性，时变性，纯滞后等特点，其控温过程存在非线性波动等问题。
本文采用AT89C51单片机基于PID算法设计了一种电加热温度控制系统。
仿真实验表明，本系统能够有效提高电加热炉温度控制的鲁棒性，符合新形势下对炉温调控的实际需求。
关键词：电加热炉；温度控制；单片机；PID算法1引言电加热炉在冶金、化工、机械等领域具备广泛的用途，但是它是一个多时变、存在物理耦合、本质非线性的复杂系统，传统的基于滞后反馈的控制律无法平衡炉温检测与炉温调控之间的时间同步关系，容易造成整个加热炉炉温调控系统的温度非线性波动、间歇性振荡，引起炉温调控器的参数变化。
因此提高电加热炉的温度控制水平，是当今工业控制技术的主要研究方向之一。
常规控制方法难以实现较高的控制精度和响应速度。
相比之下，经典的增量PID控制算法，无需针对控制对象建立数学模型，便可实现较发复杂系统的精确控制。
本文基于PID算法，提出设计了一套电加炉控制方法，核心控制芯片采用AT89C51系列单片机，具备数据采集、调控、显示、报警等多项功能，实现了对温控系统的设计和模拟仿真，能有效改善电加热炉温度控制系统的性能。
2总体方案设计本系统采用以AT89C51单片机为核心的温度控制系统，通过温度传感器PT100采样实时温度，并通过变送器将温度最终转换为电压信号通过A/D转换器0808将其转换为数字信号，送入单片机与给定值进行比较，运用PID算法得出控制结果，送显示并进行控制（图1）。
图1 系统总体设计方案图2.1系统硬件选择单片机是指将微处理器、存储器和输入/输出接口电路集成在一块集成电路芯版上的单片微型计算机。
单片机主要应用于工业控制领域，用来实现对信号的检测、数据的采集以及对应用对象的控制。
它具有体积小、重量轻、价格低、可靠性高、耗电少和灵活机动等许多优点。
单片机是微型计算机的一个重要分支，特别适合用于智能控制系统。
温度自控电加热炉工作原理
温度自控电加热炉工作原理
温度自控电加热炉是一种通过控制电流和加热时间来维持恒定温度的加热设备。
其工作原理如下：
1. 电源供电：将电加热炉连接到电源上，通过开关打开电流供应。
2. 温度传感器：电加热炉内部配备了温度传感器，用于检测当前炉内的温度。
3. 控制系统：电加热炉配备了一个智能控制系统，根据温度传感器的反馈信号，实时监测和调节炉内温度。
4. 控制信号：控制系统会根据设定的温度值与当前测量值进行比较，生成控制信号。
5. 电流调节：根据控制信号，控制系统会调节电流的大小，通过调整电流的传输量来控制炉内的加热速度。
6. 加热时间控制：控制系统还会根据控制信号，控制加热时间的长短，以实现温度的持续控制。
7. 反馈机制：通过不断监测和调节加热过程中的温度变化，控制系统能够及时调整电流和加热时间，以保持设定的恒定温度。
总结：温度自控电加热炉通过温度传感器、控制系统和电流调节来实现对加热过程的控制，以达到恒定温度的目的。
这种炉
子广泛应用于工业生产中的高温加热过程，提高了生产效率和产品质量。
电加热炉的炉温控制系统
G s
四、
T s 1 U s TS 1
控制系统的控制器模型设计
1.放大器控制部分 ：将热电偶测量的实际炉温和给定温度电压信号比较后的偏差 信号 u 进行放大的控制环节，其传递函数为
G1 s K
2.电动机调控部分 ：偏差电压信号驱动电动机正向或反向旋转产生角速度，其传
则可知开环传递函数为
G0 s G s H s
i TmTTi s3 TmT TmTi TTi s 2 Tm Ti T s 1
TmTTi s 3 TmT TmTi TTi s 2 Tm Ti T s 1
此系统具有良好的稳态性能 2、控制系统的开环函数根轨迹分析
G0 s
由开环传递函数为
7.2 2s 1 3s 1 s 1
得被控对象的极点为
p1 1
，
p2 0.5 ， p3 0.333 ；零点为无穷远处。且当开环增益从零变到无穷过程中到达
某一特定值时， 根轨迹可能会会穿越虚轴进入右半 s 平面， 因此该系统对部分开环增益 值是稳定的。 3、 频域稳定性分析
给定温度 放大器 电动机 齿轮系 测速发电机 电炉的实际温度
热电耦
2、
要求控制电炉内的温度尽量保持恒定状态下， 产生偏差电压后执行元件反应
尽可能快，调整温度过程尽量平稳，保证温度的电压信号偏差保持在正负 0.2v 范围内
为理想控制状态。 3、 控制系统控制过程分析：
当经电热器加热的电炉实际温度 T 与给定电位计电压 热电偶输出电压
3
五、
MATLAB 仿真图
六、
1)
控制系统的性能分析
稳态性能分析 1、 稳态误差分析
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目录引言 (6)1 模糊控制器的设计 (13)1.1 模糊逻辑基础 (13)1.1.1 模糊集合的概念和基本运算 (13)1.1.2 模糊关系 (14)1.1.3 模糊规则 (15)1.2 模糊控制系统 (17)1.2.1 模糊控制的基本思想 (18)1.2.2 模糊控制系统的组成 (18)1.3 基本模糊控制器的设计 (20)1.3.1 精确量的模糊量化处理 (20)1.3.2 模糊推理 (23)1.3.3 反模糊化处理 (24)2 MATLAB下的仿真实验 (26)2.1 PID控制仿真实验 (26)2.2 基本模糊控制仿真实验 (27)3 电加热炉控制系统监控程序的设计 (31)3.1 组态王简介 (31)3.1.1 概述 (31)3.1.2 组态王与I/O设备 (31)3.1.3 组态王的开放性 (32)3.1.4 建立应用工程的一般流程 (32)3.1.5 如何得到组态王的帮助 (33)3.2 组态王的设计 (33)3.2.1 设计画面 (33)3.2.2 动画连接 (36)3.3 电加热炉控制监控画面 (42)结论 (47)参考文献 (48)摘要在冶金、化工，机械等各类工业控制中，电加热炉都得到了广泛的应用。
目前国内的电加热炉温度控制器大多还停留在国际60年代水平，仍在使用继电—接触器控制或常规PID控制，自动化程度低，动态控制精度差，满足不了日益发展的工艺技术要求。
电加热炉的温度是生产工艺的一项重要指标，温度控制的好坏将直接影响产品的质量。
电加热炉由电阻丝加热，温度控制具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点。
而且，在实际应用和研究中，电加热炉温度控制遇到了很多困难：第一，很难建立精确的数学模型；第二，不能很好地解决非线性、大滞后等问题。
以精确数学模型为基础地经典控制理论和现代控制论在解决这些问题时遇到了极大地困难，而以语言规则模型(IF-THEN)为基础的模糊控制理论却是解决上述问题的有效途径和方法。
电炉温度控制系统的设计
电炉温度控制系统的设计电炉温度控制系统的设计摘要：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。
一、前言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。
本设计要求用单片机设计一个电炉温度控制系统。
二、电炉温度控制系统的特性温控系统主要由温度传感器、温度调节仪、执行装置、被控对象四个部分组成，其系统结构图如图1所示。
被控制对象是大容量、大惯性的电热炉温度对象，是典型的多阶容积迟后特性，在工程上往往近似为包含有纯滞后的二阶容积迟后；由于被控对象电容量大，通常采用可控硅作调节器的执行器，其具体的电路图如图2所示。
执行器的特性：电炉的温度调节是通过调节剂(供电能源)的断续作用，改变电炉丝闭合时间Tb 与断开时间Tk的比值α,α=Tb/Tk。
调节加热炉的温度，在工业上是通过在设定周期范围内，将电路接通几个周波，然后断开几个周波，改变晶闸管在设定周期内通断时间的比例，来调节负载两端交流平均电压即负载功率，这就是通常所说的调功器或周波控制器；调功器是在电源电压过零时触发晶闸管导通的，所以负载上得到的是完整的正弦波，调节的只是设定周期Tc 内导通的电压周波。
如图3所示，设周期Tc内导通的周期的波数为n，每个周波的周期为T，则调功器的输出功率为P=n×T×Pn /Tc，Pn为设定周期Tc内电压全通过时装置的输出功率。
三、电炉的电加热原理当电流在导体中流过时，因为任何导体均存在电阻，电能即在导体中形成损耗，转换为热能，按焦耳楞次定律：Q＝0．2412 Rt Q—热能，卡；I一电流，安9R一电阻，欧姆，t一时间，秒。
基于单片机的电加热炉温度控制系统设计
基于单片机的电加热炉温度控制系统设计一、概述电加热炉温度控制系统是一种常见的自动化控制系统。
它通过控制加热元件的加热功率来维持加热炉内的温度，从而实现对加热过程的精确控制。
本文将介绍一种基于单片机的电加热炉温度控制系统的设计。
二、系统设计1. 硬件设计本系统采用单片机作为控制核心，传感器检测加热炉内的温度，并将数据反馈给单片机进行处理。
通过触摸屏交互界面，用户可以设定希望维持的温度值，单片机将控制加热元件的加热功率，以实现温度的稳定控制。
2. 软件设计单片机程序主要分为三个部分：（1）传感器数据采集和处理，通过定时器进行数据的采样，然后通过计算分析实现温度值的读取。
（2）温度控制，设定一个目标温度值后，单片机通过PID算法来控制加热元件的加热功率，保持温度的稳定。
（3）交互界面的设计，实现用户与系统的交互，包括设定目标温度值和实时温度显示等。
三、系统优势相对于传统的手动控制方式，本系统具有以下优势：（1）精度高，通过PID算法，可以实现对温度的精确控制，大大提高了生产效率。
（2）舒适度高，传统的手动控制方式需要人员长时间待在生产车间，而本系统的自动化控制方式，可以让人员远离高温环境。
（3）可靠性高，系统精度高，响应迅速，可以有效减少因为控制失误带来的损失。
四、结论本系统的设计基于单片机实现电加热炉温度的精确控制。
相对于传统的手动控制方式，具有精度高、舒适度高和可靠性高等优势。
在未来的生产过程中，随着物联网的发展，本系统也可以进行联网控制，实现对设备的远程控制和监控，提高设备的效率和安全性。
基于单片机的电加热炉温度控制系统设计
基于单片机的电加热炉温度控制系统设计
电加热炉随着科学技术的进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，很难用数学办法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和办法很难达到好的控制效果。
以其高牢靠性、高性能价格比、控制便利容易和灵便性大等优点，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。
采纳单片机举行炉温控制，可以提高控制质量和水平。
2 单片机炉温控制系统结构
本系统的单片机炉温控制系统结构主要由单片机控制器、输出部分、热电偶、温度变送器以及被控对象组成。
1所示。
炉温信号T通过温度检测及变送，变成电信号，与温度设定值举行比较，计算温度偏差e和温度的变幻率de/dt，再由智能控制算法举行推理，并得控制量u，可控硅输出部分按照调整电加热炉的输出功率，即转变可控硅管的接通时光，使电加热炉输出温度达到
抱负的设定值。
3 系统硬件设计
3.1 系统硬件结构
以AT89C为该控制系统的核心，实现对温度的采集、检测和控制。
该系统的工作流程2所示。
系统由变送器经A/D转换器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。
变送器可以选用DBW，型号，它将热电偶信号(温度信号)变为0～5 V 信号，以供A/D转换用。
转换后的数字量与炉温数字化后的给定值举行比较，即可得到实际炉温柔给定炉温的偏差及温度的变幻率。
炉温的设定值由BCD 拨码盘输入。
由AT89C51构成的核心控制器按智能控
第1页共4页。
基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计
基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计加热炉温度控制系统设计的主要目的是确保加热炉内的温度能够稳定地控制在设定温度范围内，以满足生产工艺的要求。
在该系统中，采用了PLC控制器作为主要控制设备，通过控制加热元件的加热功率，实现温度的控制和稳定。
系统硬件设计部分：1.传感器选择：温度传感器是系统中最重要的硬件部分之一、根据实际需求，可选择热电偶、热敏电阻或红外线无接触温度传感器等。
同时，加热炉的材质和工作温度范围也需要考虑在内，以保证传感器的稳定性和耐高温性能。
2.控制器选择：采用PLC控制器作为主要控制设备，有较好的可编程性和灵活性，可根据实际需求进行编程，实现各种温度控制算法。
此外，PLC还可以通过其输入输出接口与其他设备进行通信，实现数据交换和协同控制。
3.加热元件选择：加热炉中常用的加热元件有电热器和电阻丝。
选择合适的加热元件需要考虑炉内的加热效果、功率调节范围、炉内均匀性等因素，以确保能够满足工艺要求。
系统软件设计部分：1.温度控制算法：根据实际需求，可以选择PID控制算法或者模糊控制算法等。
PID控制算法通过对比实际温度值和设定温度值，计算控制器输出，并通过加热元件的控制来调节温度。
模糊控制算法则根据温度误差和误差变化率的模糊逻辑关系，计算控制器输出。
2.界面设计：PLC控制器通常配备了显示屏或者触摸屏界面，可通过界面对系统进行监控和操作。
界面设计需要直观、简明，并能够实时显示和记录温度的变化情况，以便运维人员进行监测和调整。
3.安全保护功能：在系统设计中应考虑温度过高或过低的情况，设置相应的安全保护功能。
例如，当温度超出设定范围时，系统应自动停止加热元件的供电，并产生警告信号，以避免发生安全事故。
总结：基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计需要综合考虑硬件和软件两方面因素。
通过合理选择传感器、控制器和加热元件，并设计合适的温度控制算法和安全保护功能，可以实现对加热炉温度的准确控制和稳定性，提高生产工艺的效率和品质。
电加热炉温度控制系统设计
（发布日期：-6-10）电加热炉随着科学技术旳发展和工业生产水平旳提高，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旳地位。
对于这样一种具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点旳控制对象，很难用数学措施建立精确旳数学模型，因此用老式旳控制理论和措施很难达到好旳控制效果。
单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制以便简朴和灵活性大等长处，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。
1 前言在人类旳生活环境中，温度扮演着极其重要旳角色。
温度是工业生产中常用旳工艺参数之一，任何物理变化和化学反映过程都与温度密切有关，因此温度控制是生产自动化旳重要任务。
对于不同生产状况和工艺规定下旳温度控制，所采用旳加热方式，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，工业发展对与否能掌握温度有着绝对旳联系。
在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%旳工业部门都不得不考虑着温度旳因素。
在现代化旳工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用旳重要被控参数。
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、热解决炉、反映炉和锅炉中旳温度进行检测和控制。
从市场角度看[1]，如果国内旳大中型公司将温度控制系统引入生产，可以减少消耗，控制成本，从而提高生产效率。
嵌入式温度控制系统符合国家提出旳“节能减排”旳要求，符合国家经济发展政策，具有十分广阔旳市场前景。
现今，应用比较成熟旳如电力脱硫设备中，主控制器在主蒸汽温度控制系统中旳应用，已经达到了世界迈进水平。
如今，在微电子行业中。
温度控制系统也越来越重要，如单晶炉、神经网络系统旳控制。
因此。
温度控制系统经济前景非常广泛，国内旳高新精尖行业研究其应用旳意义更是更加重大。
电加热炉温度控制系统模型建立及控制算法
电加热炉温度控制系统模型建立及控制算法一、电加热炉温度控制系统模型建立1.电加热元件电加热元件是实现加热过程的关键组件，通过电流通过电加热元件时会产生热量，从而提高电加热炉的温度。
通常采用的电加热元件有电阻丝或者电加热器。
2.温度传感器温度传感器用于实时检测电加热炉的温度，常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻等。
传感器将温度信号转换为电信号并输出给控制器。
3.控制器控制器是温度控制系统的核心部分，通过对电加热元件的控制，实现对炉温的控制。
常见的控制器有PID控制器、模糊控制器、自适应控制器等。
控制器根据输入的温度信号和设定值进行比较并产生控制信号，然后将控制信号送至电加热元件。
4.反馈装置反馈装置用于实时反馈炉温信息给控制器，以便控制器能够根据反馈信息进行调整，从而实现温度的稳定控制。
典型的反馈装置有温度传感器、红外线测温仪等。
二、控制算法1.PID控制算法PID控制器是最常用的控制算法之一，其通过比例、积分和微分三个部分组合来实现对温度的控制。
PID控制器的控制信号计算公式如下：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∑e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)为控制信号，Kp、Ki、Kd分别为比例、积分和微分系数，e(t)为偏差，de(t)/dt为偏差的变化率。
2.模糊控制算法模糊控制算法通过模糊集合、模糊规则和模糊推理来实现对温度的控制。
基本的模糊控制算法包含模糊化、模糊规则的建立、模糊推理和解模糊化四个步骤。
3.自适应控制算法自适应控制算法通过对系统模型的实时辨识和参数的自动调整，实现对温度的自适应控制。
自适应控制算法常见的有模型参考自适应控制、最小均方自适应控制等。
三、总结电加热炉温度控制系统模型的建立包括电加热元件、温度传感器、控制器和反馈装置四个主要组成部分。
常用的控制算法有PID控制算法、模糊控制算法和自适应控制算法。
通过合理选择控制系统的组成部分和控制算法，并根据实际需求进行参数调整和优化，可以有效实现对电加热炉温度的稳定控制。
加热炉温度串级控制系统说明书
设计说明书1加热炉的简介1.1加热炉的基本构成与组成加热炉是一种直接受热加热设备主要用于加热气体或液体，所用燃料通常有燃料油和燃料气。
加热炉的传热方式以辐射传热为主。
加热炉一般由辐射室、余热回收系统、对流室、燃烧器和通风系统等五部分组成。
（1）辐射室：通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。
这部分直接受火焰冲刷，温度很高（600-1600℃），是热交换的主要场所（约占热负荷的70-80%）。
（2）余热回收系统：用以回收加热炉的排烟余热。
有空气预热方式和废热锅炉方式两种方法。
（3）对流室：靠辐射室出来的烟气进行以对流传热为主的换热部分。
（4）燃烧器：是使燃料雾化并混合空气，使之燃烧的产热设备，燃烧器可分为燃料油燃烧器，燃料气燃烧器和油一气联合燃烧器。
（5）通风系统：将燃烧用空气引入燃烧器，并将烟气引出炉子，可分为自然通风方式和强制通风方式。
其结构通常包括：钢结构、炉管、炉墙（内衬）、燃烧器、孔类配件等。
1.2加热炉温度控制系统工作原理加热炉温度控制系统原理图控制原理图如上所示，加热炉的主要任务是把物料加热到一定温度，以保证下一道工序的顺利进行。
燃料油经过蒸汽雾化后在炉膛中燃烧，物料流过炉膛四周的排管中，就被加热到出口温度。
在燃料油管道上装设一个调节阀，物用它来控制燃油量以达到所需出口温度T1的目的。
1.3加热炉出口温度控制系统设计目的及意义加热炉控制的主要任务就是保证工艺介质最终温度达到并维持在工艺要求范围内，由于加热炉具有强耦合、大滞后等特性，控制起来非常复杂。
同时，近年来能源的节约、回收和合理利用日益受到关注。
加热炉是冶金、炼油等生产部门的典型热工设备，能耗很大。
因此，在设计加热炉控制系统时，在满足工艺要求的前提下，节能也是一个重要质量指标，要保证加热炉的热效率最高，经济效益最大。
另外，为了更好地保护环境，在设计加热炉控制系统时，还要保证燃料充分燃烧，使燃烧产生的有害气体最少，达到减排的目的。
1.4加热炉温度控系统工艺流程及控制要求加热炉的主要任务是把原制油或重油加热到一定温度，以保证下一道工序（分馏或裂解）的顺利进行。
电加热炉温度自动控制系统
电加热炉温度自动控制系统任务设计并制作一个温度自动控制系统，控制电加热炉的温度在某一温度范围。
系统的示意图如图1所示。
电加热炉顶部置入深度不一的两温度传感器，用于检测加热炉内的温度，炉内温度取其平均值；单片机通过键盘对加热炉的温度进行设定。
根据炉内温度与设定温度值的差别程度，有不同的提示信号。
炉内的温度和当前设定温度通过显示设备实时显示。
图1温度自动控制系统示意图一、要求1.基本要求(1)温度可调节范围为60C〜200C，最小设定分度为1C。
(2)温度显示功能，分辨率为0.1 C。
(3)当温度达到某一设定值并稳定后，炉内温度的波动控制在±2以内。
要求温度调控未达到和达到稳定状态，均给出声或光提示信号。
(4)当设定的调节温差为15C时，要求达到稳定状态的调节时间小于等于2分钟，稳定状态下的温度波动在±2以内。
2.发挥部分(1)当温度达到某一设定值并稳定后，、炉内温度的波动控制在±1以内。
(2)当设定的调节温差为15C时，尽量减少达到稳定状态的调节时间，并要求超调量不超过3C,稳定状态下的温度波动在±1以内。
(3)能记录并实时显示温度调节过程的曲线，显示的误差绝对值小于2C。
(4)其他。
三、说明(1)炉内温度检测采用具有温度测量功能的数字万用表(测评时自带) 。
(2)当温度达到稳定状态的提示信号出现后立即检测调控的温度值，每次检测时间延续60s，以记录温度波动的最大值。
3）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。
完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。
C3）智能窗系统一、任务对下雨等情况进行自我监测，并自动控制窗户关闭。
当室内烟雾、可燃性气体超过指标时可自动开启窗户，通风换气。
_____ i ll,［、-二、要求1.基本要求1）防盗报警功能如果有人要强行从窗户进入室内，智能窗便会用喇叭播放“捉贼啦，在*单元*号”，连续播放 5 分钟。
加热炉炉温自动调节控制系统
/ 空气双交叉限幅控制。 自动之程序设定方式（A2 方式）：根据不同的规格和坯料，有不同
的加热制度，即对应各个供热段不同的炉膛温度。工艺人员可以将不同 规格和坯料的理想炉温设定值以数据库的形式保存在仪表 PLC 系统 中，只要在“钢种选择画面”中选择指定的“钢种”，就可以对各段炉温进 行批量设定。
自动之程序设定方式（A3 方式）：加热炉接受炉区 L2 计算机发送 的温度设定值，实施燃烧控制。此时，炉区 L2 计算机可以工作在模型方 式，也可以是调度方式。
二、漏电保护 1、施工用电应实行三级配电、二级保护。临时用电规范规定施工现 场采用两级漏电保护：即设置总配电箱或室内总配电柜、分配电箱、开 关箱三级配电装置，这样可以实现分级分段的漏电保护，又能大大提高 用电的安全性，还能快速检测出漏电的部位。 2、漏电保护器的选择：（1）在开关箱（末级）内的漏电保护器，其额 定漏电动作电流不应大于 30MA，额定漏电动作时间不应大于 0.1s，使 用于潮湿场所时，其额定漏电动作电流应不大于 15MA，额定漏电动作 时间不应大于 0.1s。（2）总配电箱内的漏电保护器，其额定漏电动作电 流应大于 30MA，额定漏电动作时间应大于 0.1s。但其额定漏电动作电 流（I）与额定漏电动作时间（t）的乘积不应大于 30MA.s（I.T≤30MA.s）。 3、注 意 事 项 ：（1）施 工 用 电 配 电 箱 、开 关 箱 应 采 用 铁 板（厚 度 为 1.2—2.0mm）或阻燃绝缘材料制作，不得使用木质配电箱、开关箱及木 质电器安装板。（2）安装漏电开关的用电设备，接零保护仍不可少。因漏 电开关也有一定缺陷：一是它是只能保护单相触电，当人同时触及两相 时或其中一相和工作零线时，漏电开关不起保护作用；二是当漏电电流 小于漏电开关额定动作电流时，漏电开关不动作，而且其他相再发生漏 电时由于零序电流互感器是因流进流出电流不平衡才会动作，所以其 他相的电流要大于额定动作电流才会动作。（3）保护零线不得穿过漏电 开关，保护零线必须跨接到第一级漏电开关前侧（进线端）的零线或接 零干线上。 综上所述，施工单位根据施工图纸，按照施工现场的实际情况和工 程需要，确定施工现场用电设备的数量。在充分了解施工现场的地形、 地貌、地下管线、周围建筑物等情况后，确定线路的选择和各种设备的 选配。安全用电技术措施：包括安全用电在技术上所采取的措施和为了 保护安全用电和供电的可靠性在组织上所采取的各项措施，如各种制 度的建立和组织管理等一系列内容。
电加热炉温度控制系统设计方案
电加热炉温度控制系统设计方案1.系统概述2.系统组成2.1温度传感器：用于实时感知炉内温度，并将温度信号转换成电信号进行采集。
2.2控制器：负责对温度信号进行处理和判断，并生成相应的控制信号。
2.3加热功率调节器：根据控制信号调整电加热炉的加热功率。
2.4人机界面：为操作人员提供温度设定、显示和报警等功能。
2.5电源和电路保护装置：为电加热炉提供稳定的电源和安全的电路保护。
3.控制原理电加热炉温度控制系统采用了闭环控制的原理，即通过与实际温度进行比较，调整加热功率来实现温度的控制。
控制器根据实际温度和设定温度之间的偏差，产生相应的控制信号，通过加热功率调节器对电加热炉的加热功率进行调整，使实际温度逐渐接近设定温度，并保持在一定范围内。
4.系统算法4.1温度传感器采集到的温度信号经过模数转换，转换成数字信号输入到控制器。
4.2控制器对传感器采集到的温度信号进行处理和判断，计算出温度偏差。
4.3控制器根据温度偏差通过PID控制算法产生相应的控制信号，控制信号的大小决定了加热功率的调整幅度。
4.4控制信号经过加热功率调节器进行放大和整流，并驱动电加热炉进行相应的加热功率调整。
4.5加热功率调整会导致炉内温度变化，温度变化会反过来影响温度传感器采集到的温度信号，形成一个闭环控制的循环过程。
5.人机界面5.1人机界面通过触摸屏或按钮等形式，提供温度设定、显示和报警等功能。
5.2操作人员可以通过人机界面设置所需的温度设定值。
5.3人机界面会显示当前的实际温度，并根据温度偏差的大小显示相应的报警信号。
5.4人机界面可以设定温度上下限，当温度超出设定范围时自动报警。
6.电源和电路保护装置6.1在电加热炉温度控制系统中，电源提供稳定的电压和电流给电路运行。
6.2为了确保系统的安全运行，在电路中设置过流保护、过压保护、欠压保护等电路保护装置。
6.3当发生过流、过压或欠压等异常情况时，电路保护装置会立即切断电源，以保护电路和设备的安全。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电加热炉温度自动控制系统一、任务设计并制作一个温度自动控制系统，控制电加热炉的温度在某一温度范围。
系统的示意图如图1所示。
电加热炉顶部置入深度不一的两温度传感器，用于检测加热炉内的温度，炉内温度取其平均值；单片机通过键盘对加热炉的温度进行设定。
根据炉内温度与设定温度值的差别程度，有不同的提示信号。
炉内的温度和当前设定温度通过显示设备实时显示。
图1 温度自动控制系统示意图二、要求⒈基本要求（1）温度可调节范围为60℃～200℃，最小设定分度为1℃。
（2）温度显示功能，分辨率为0.1℃。
（3）当温度达到某一设定值并稳定后，炉内温度的波动控制在±2℃以内。
要求温度调控未达到和达到稳定状态，均给出声或光提示信号。
（4）当设定的调节温差为15℃时, 要求达到稳定状态的调节时间小于等于2分钟，稳定状态下的温度波动在±2℃以内。
⒉发挥部分（1）当温度达到某一设定值并稳定后，、炉内温度的波动控制在±1℃以内。
（2）当设定的调节温差为15℃时, 尽量减少达到稳定状态的调节时间，并要求超调量不超过3℃，稳定状态下的温度波动在±1℃以内。
（3）能记录并实时显示温度调节过程的曲线, 显示的误差绝对值小于2℃。
（4）其他。
三、说明（1）炉内温度检测采用具有温度测量功能的数字万用表（测评时自带）。
（2）当温度达到稳定状态的提示信号出现后立即检测调控的温度值，每次检测时间延续60s，以记录温度波动的最大值。
（3）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。
完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。
（C3）智能窗系统一、任务对下雨等情况进行自我监测，并自动控制窗户关闭。
当室内烟雾、可燃性气体超过指标时可自动开启窗户，通风换气。
二、要求⒈基本要求1）防盗报警功能如果有人要强行从窗户进入室内，智能窗便会用喇叭播放“捉贼啦，在*单元*号”，连续播放5分钟。
2）防毒报警功能室内的煤气、天然气等可燃气体或烟雾的浓度超标时，智能窗便会报警，并开启窗户，启动排风扇，让有毒气体散发到室外，可有效防止中毒或火灾事故的发生，确保室内空气清新，身体不受伤害。
3）防雨功能下雨了，窗户会自动关闭。
不让雨水淋到屋里来。
⒉发挥部分（1）窗的设计可以任意发挥，但是提倡简洁、成本低。
（2）关于其他功能的设计。
三、说明（1）采用的传感器尽量稳定和廉价。
类型不限定。
（2）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。
完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。
（C4）钻孔定位仪设计在室内安装施工中，有时需要从墙壁的一侧向不可直接看见的另一侧钻通孔，需要预先确定通孔的进口和出口的位置。
钻孔定位仪是一种电子仪器，由发射和接收两个部分组成。
将发射部分放在墙壁另一侧选好的位置上，在墙壁的一侧通过移动接收部分找到对应位置，并发出成功信号。
当偏离对应位置时接收部分还可在一定范围指示偏离方向。
一、任务：设计并制作一个简易钻孔定位仪。
{设计钻孔定位仪的方案很多，这里仅举一例。
如图所示发射部分为一线圈，线圈的中心就是需要打孔的位置。
在墙壁的另一面摆放数只接收线圈（例如用4只线圈组成的一个方阵，方阵的位置可以手动移动），通过这几个线圈所接收到的信号，判断发射线圈的中心位置。
}二、要求：墙壁用两层木工板（或其他非金属板材）代替，两层板之间的距离可以调整，中间可插入钢筋（直径约1cm）。
1．基本要求（1）功能：分别在墙厚D为10cm、20cm和30cm三种情况下寻找对应中心位置(误差< 15cm)，确定后发出显示信号。
寻找过程中有偏离方向指示；（2）精度（墙厚20cm条件下测量）：计算所测出的中心位置与发射部分确定的中心位置之间的偏离，根据偏离的大小判断作品的精度。
最高要求：偏离小于1cm。
2．发挥部分（1）能发现墙中有钢筋，并能在对准钢筋的位置时发出警告（因此处不可打孔）；（2）粗略测出墙厚度（10～30cm范围内，内部无钢筋），根据误差大小评定作品的该项成绩。
最高要求：误差小于1cm。
（C5）单相工频交流电参数测量仪设计一、任务设计制作一台电子式电参数测量仪，该电参数测量仪能测量电压、电流、有功功率、功率因数、电量、频率等电参量。
二、要求1．基本要求（1）电压测量值取3位整数；（2）电流测量范围为0~10A，保留2位小数；（3）有功功率只取整数，功率因数和电量取2位小数，频率取1位小数；（4）电压、电流、电量允许误差2％；（5）上述各参数能实时显示；（6）设计参数测量仪所用的电源。
2．发挥部分（1）各参数允许误差0.5％；（2）测量交流输入电压频率。
测量范围：45～55Hz；误差：±0.001 Hz。
；（3）可设置大负载断电报警功能，大负载报警电流可任意设置；（4）可实现预购置电能功能，当有剩余电量为10 kwh时，测量仪将断电工作10秒以示报警；（5）可实现分时计量电量功能，时段不少于8段；（6）测量电压和电流的各次谐波含量。
（以N次电压谐波含有率为例，N 次谐波含有率为N次谐波电压的方均根值与基波电压的方均根值之比，电流谐波含有率计算方法同电压谐波含有率。
测量至9次谐波，采用列表和百分数形式显示，分辨率1%。
）四、说明1．调试时可用函数发生器输出的正弦信号电压作为一路交流电压信号；再经移相输出代表同一路的电流信号，移相网络自制。
也可采用双路信号发生器直接产生两路信号一路代表电压输入信号，另一路代表电流输入信号。
2．检查交流电压、交流电流有效值测量功能时，可采用函数发生器输出的对称方波信号。
电压基波、谐波的测试可用函数发生器输出的对称方波作为标准信号，测试结果应与理论值进行比较分析。
3．本题目不得采用电能计量专用芯片实现。
（C6）基于DSP的实验系统一、任务设计并制作一套用于DSP芯片开发的实验系统，芯片型号为：TMS320LF2407。
二、要求1．基本要求（1）控制板整体设计要求合理；（2）管脚引出点间距符合万用板标准，方便外扩电路；（3）常用管脚需全部引出；（4）有必要的指示电路；（5）能进行基本的测试实验，如流水灯实验，PWM逆变控制实验等。
2．发挥部分（1）设计并制作一个DSP_XDS510仿真器，仿真器设计要求合理；（2）能完成仿真器的基本功能；（3）其它（可靠性等）。
三、说明1．+5V可使用实验室可调电源，不需自制；2．装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障；3．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。
（C7）基于ARM的煤矿瓦斯涌出量检测仪一、设计任务设计并制作一个基于ARM的瓦斯涌出量检测仪二、设计要求1、基本要求（1）可以检测煤矿瓦斯浓度及矿井湿度（2）记录检测时间（1）实现瓦斯浓度超限报警2.、发挥部分（1）液晶显示测量的瓦斯浓度（2）将采集的数据回送地面控制室（3）良好的人机界面三、说明1、控制电路允许另加辅助电源，但应尽量减少路数和损耗。
2、装置应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。
3、模拟实验环境时将装置放进充有煤气等可燃气体的密闭容器中，进行测试。
4、设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。
完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。
钻孔定位仪在室内安装施工中，有时需要从墙壁的一侧向不可直接看见的另一侧钻通孔，需要预先确定通孔的进口和出口的位置。
钻孔定位仪是一种电子仪器，由发射和接收两个部分组成。
将发射部分放在墙壁另一侧选好的位置上，在墙壁的一侧通过移动接收部分找到对应位置，并发出成功信号。
当偏离对应位置时接收部分还可在一定范围指示偏离方向。
一、任务设计并制作一个简易钻孔定位仪设计钻孔定位仪的方案很多，这里仅举一例。
如图所示：发射部分为一线圈，线圈的中心就是需要打孔的位置。
在墙壁的另一面摆放数只接收线圈（例如用4只线圈组成的一个方阵，方阵的位置可以手动移动），通过这几个线圈所接收到的信号，判断发射线圈的中心位置。
二、要求墙壁用两层木工板（或其他非金属板材）代替，两层板之间的距离可以调整，中间可插入钢筋（直径约1cm），1．基本要求（1）功能分别在墙厚D为10cm、20cm和30cm三种情况下寻找对应中心位置(误差< 15cm)，确定后发出显示信号；寻找过程中有偏离方向指示；（2）精度（墙厚20cm条件下测量）计算所测出的中心位置与发射部分确定的中心位置之间的偏离，根据偏离的大小判断作品的精度。
最高要求：偏离小于1cm。
2．发挥部分（1）能发现墙中有钢筋，并能在对准钢筋的位置时发出警告（因此处不可打孔）；（2）粗略测出墙厚度（10～30cm范围内，内部无钢筋），根据误差大小评定作品的该项成绩。
最高要求：误差小于1cm。
金属自动探测器人们常常需要检测某一区域内是否藏有金属物体，例如某一地面下埋设的地雷，某一墙面内藏有的钢筋、电线等。
一、任务设计制作一个金属自动探测器（模拟探雷系统）。
在图示面积大于1.6х2m的白纸或其他较薄的非金属板材的背面放置了若干个“地雷”（边长为4cm的正方形铁片，厚度约1mm），请设计一个自动探测器，将这些铁片的数量及所在位置检测出来。
为检测方便，在白纸上用宽度为1cm的黑色线条画有棋盘方格坐标（最外框线条宽2cm），方格的宽度为20cm，铁片放在坐标线的交点或每个小方格的中心，这样，每个铁片的位置皆对应于一个确定的坐标，例如下图中两个铁片的坐标分别为（5，6）和（3.5，6.5）。
1．2．个铁片中心位置的坐标。
注：如从不同搜索路径多次检测到同一目标，记录时应作为一个目标处理。
本科组C 题 智能体温计智能体温计用于精确测量人体温度，并可将所测数据通过点阵式LCD 屏记录与显示，以确定人体在某个阶段的体温曲线。
⑶ 系统每秒采集一次温度，经滤波、计算等处理后实时显示温度值，测量精度为±0.1℃； ⑷ 系统每分钟用语音报告一次所测温度当前值；⑸ 系统可在0～50℃的范围内任意设预警温度值（默认值设定为37.0℃），当所测温度超过预警温度值时，系统立即报警，预警值的设定应可随时更改。
调试方法——以水温代替人的体温，用一根水银温度计与所制作的体温计探头（捆绑）同时接触被测热水的同一点。
被测热水存放于一只容器中，另备一只热水壶与一只冰水壶（保温壶内放适量冰块），以便用添加热水或添加冷水的方法随时改变被测水温。
⒉ 发挥部分:0.2参考设计方案如下。
一、 要求：（1）基本部分1， 输入直流电压（允许叠加频率为0~100Hz 的交流信号）前端部分水银温信号的最大幅度范围为0 ~ ±20V，2．分辨率为3位半（即最大显示读数为±19.99V）；3．要求量程能自动转换，即根据测量结果，自动决定小数点位置；4．能通过键盘或开关选择测量电压的平均值和峰值，并用LED显示测量的种类；5．采用LED数码管显示（可以选用专用的LED显示模块或用多只LED数码管组成），显示信息包括测量的信号种类（平均值、峰值等）、电压极性和数值大小；6．测量误差不大于1mv。