退火炉温度控制系统课程设计
冷轧连续退火炉温度控制系统设计与研究
冷轧连续退火炉温度控制系统设计与研究摘要：立式连续退火炉是板带生产企业中重要的装备，其的温度均衡连续性会直接影响到冷轧板带的质量以及成本。
文章主要是分析了立式连续退火炉的温度控制系统，在此基础上对连续退火炉的温度控制系统进行了讲解，望能为有关人员提供到一定的帮助和参考。
关键字：连续立式退火炉；金属热处理；控温；产品质量1、前言立式连续退火炉温度控制系统在提升产品的生产率、质量以及缩减能源消耗量上有着十分重要的作用。
在立式连续退火炉温度控制系统中被控的设备存在了滞后性、非流线性等的特征，使得以往传统常规的控制系统无法达到令人满意的效果。
为此研发出一种全新的控制系统对当前体系进行有效的改进，具有了十分重要的现实意义。
2、立式连续退火炉温度控制系统概述2.1工艺要求要使带钢满足各类产品的退火工艺要求，温度控制非常关键。
根据上表所述钢种生产要求，热镀锌退火炉带钢温度最高设计值达到800℃，以满足再结晶退火的要求。
热镀锌机组加热炉的均热时间按照不小于22.5秒（即630800℃）冷却段中800℃冷却到600℃为缓冷，冷却速率：25℃/秒；800℃冷却到460℃为缓冷，冷却速率：40℃/秒。
带钢进锌锅的温度为420-480℃，一般为465℃；进入水淬槽的温度为200℃，烘干后带钢的温度小于50℃。
针对热镀锌不同带钢种类的组成成分，可以确定其退火加热及冷却温度。
2.2控制系统硬件配置根据控制范围和要求，梅山热镀锌机组退火炉系统设计了一套含有3个CPU控制器的PLC控制系统硬件采用西门子S7系列。
其中一个S7400的PLC负责控制退火炉段的燃烧、炉膛压力、氮氢混合、和炉膛气体分析等的控制；一个S7-400的PLC负责清洗、后继冷却、化学处理等等的控制；一个300系列的PLC负责退火炉点火系统的控制。
本套系统还通过Profibus-DP与热镀锌机组电气传动PLC进行数据交换，通过标准以太网与热镀锌机组L2进行数据交换。
退火炉PLC控制系统的设计
87年由SIEMENS公司等13家企业和5家研究机构联合开发，89年批准为德国 工业标准 DIN 19245，96年批准为欧洲标准EN 50170 V.2 (PROFIBUS-FMS/-DP)， 98年PROFIBUS-PA批准纳入EN 50170 V.2，9 9年PROFIBUS成为国际标准 IEC 61158 的组成部分(Type III)，2001年批准成为中国的行业标准JB/T 10308.3-2001。
1.3.2 现场总线对自动控制系统的影响
II
重庆大学硕士学位论文
英文摘要
its control watch and the process of anti-faintnesses etc had been builded up. The fuzzy controller of the watch method had been completed successfully.. The debugs in annealing furnace indicate the design of control system can satisfy the production and it works very well now.
It’s the essential organization that allows the Cast Iron Pipe to gain iron element body. According to the heat-handling skill of the Cast Iron Pipe, the furnace body is designed for four stages: heating, heat preserving, fast cooling, and slow cooling. Through analyzing the properties of the Cast Iron Pipe and the technology of the annealing furnace ,discussing in detail the temperature and pressure parameters of the four sections in the annealing furnace, it chose the excellent annealing technology and proper temperature control curve, got the control base of the annealing furnace.
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）。
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。
电热炉温控系统课程设计
电热炉温控系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电热炉温控系统的工作原理，掌握温度传感器、控制器和执行器的功能及其相互关系。
2. 学生能描述电热炉在不同工作状态下的能量转换过程，并运用相关公式进行简单计算。
3. 学生能掌握温度控制的基本概念，如反馈、PID控制等，并了解其在电热炉温控系统中的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的电热炉温控系统，并进行模拟调试。
2. 学生能通过实验操作，收集和分析数据，优化电热炉温控系统的性能。
3. 学生能运用图表、报告等形式，清晰表达电热炉温控系统的设计思路和实验结果。
情感态度价值观目标：1. 学生在学习过程中，培养对物理学科的兴趣和探究精神，提高实践操作的自信心。
2. 学生通过团队协作，培养沟通、合作能力，增强集体荣誉感。
3. 学生认识到电热炉温控系统在生活中的应用，理解科技与生活的紧密联系，提高社会责任感。
课程性质：本课程为高二物理选修课程，结合电学、热学等内容，注重理论联系实际，提高学生的实践操作能力。
学生特点：高二学生已具备一定的物理知识和实验技能，具有较强的学习能力和探究欲望。
教学要求：教师应注重启发式教学，引导学生自主探究，提高学生的动手能力和问题解决能力。
同时，关注学生的情感态度，激发学生的学习兴趣和积极性。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活，提高课程的学习价值。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 电热炉温控系统基础知识- 温度传感器原理与种类- 控制器工作原理及性能参数- 执行器的类型及工作原理2. 电热炉温控系统设计原理- 电热炉的能量转换过程- 温度控制策略（反馈、PID控制）- 系统稳定性分析3. 电热炉温控系统实践操作- 实验器材准备与连接- 实验步骤与操作要点- 数据采集、处理与分析4. 电热炉温控系统优化与调试- 系统性能评价指标- 参数调整方法与技巧- 故障排查与解决策略教学内容安排与进度：1. 基础知识学习（2课时）2. 设计原理讲解（2课时）3. 实践操作指导（3课时）4. 系统优化与调试（2课时）教材章节及内容：- 第二章 电学原理与应用：电热炉的能量转换过程、温度传感器原理与种类- 第三章 控制系统：控制器工作原理、PID控制策略- 第四章 实验操作：温度控制实验、系统调试与优化教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
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。
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。
组态王课程设计--锅炉温度控制系统
组态王课程设计–锅炉温度控制系统本文档是组态王课程设计–锅炉温度控制系统的设计方案及实现过程。
项目概述锅炉温度控制系统是一个典型的温度控制应用系统，以PLC为核心，采用PID 算法控制锅炉温度，同时通过组态软件进行监控，实现对锅炉温度的精确控制。
系统组成系统由三部分组成：1.PLC：使用的为三菱PLC Q系列(Q00UCPU)。
2.人机界面：使用组态王软件。
3.温度传感器：使用PT100型热电阻温度传感器。
系统架构系统架构如下图所示：+-----------+|PT100温度传感器|+-----------+|+-----------+ +---------+ +--------------+ +---------+| 温度放大器 |------| PLC |-----|PID算法控制程序|-----| 组态软件 |+-----------+ +---------+ +--------------+ +---------+ PLC程序设计在PLC中搭建一个PID控制程序，输入温度信号，输出控制信号，使得锅炉温度接近于设定温度。
程序流程如下：1.初始化：变量赋初值。
2.采集温度信号：从温度传感器中获取实时温度数据。
3.PID算法计算：根据当前温度值和设定温度值，使用PID算法计算控制量。
4.控制量输出：将计算所得的控制量传送给控制对象。
5.控制命令输出：根据控制量输出对应的控制命令。
6.返回第2步，循环执行。
组态软件设计组态软件作为人机界面，需要支持实时监控温度值、设定温度、控制命令等信息，并能够进行实时调试和操作。
主要包括以下界面和功能：1.温度监控界面：显示温度曲线，并标记出设定温度和实际温度。
2.控制命令调试界面：显示当前控制命令，并提供手动控制输入接口，支持手动修改命令值。
3.故障诊断界面：显示系统故障信息，并提供故障诊断工具。
实现过程1.开始前，准备好硬件设备：PLC(Q00UCPU)、温度传感器(PT100)、转换器(AD8)、继电器模块(Y140)、人机界面(组态王)。
plc炉温课程设计
plc炉温课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和在工业控制中的应用。
2. 学生能掌握炉温控制系统中PLC的工作流程和关键参数。
3. 学生能描述炉温控制系统中传感器、执行器与PLC之间的协同工作原理。
技能目标：1. 学生能够运用PLC编程软件进行基础的程序编写，实现炉温的模拟控制。
2. 学生能够通过调试PLC程序，诊断并解决简单的炉温控制问题。
3. 学生能够设计简单的炉温控制系统方案，并进行模拟运行测试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化控制技术的兴趣，激发其探索工业4.0的热情。
2. 增强学生的团队合作意识，使其在项目实施中学会相互协作、共同解决问题。
3. 培养学生的工程思维和创新意识，使其意识到技术进步对工业生产的重要性。
课程性质分析：本课程为高年级的实践性专业课程，旨在通过炉温控制系统的设计，将理论与实践相结合，提高学生的动手能力和实际问题解决能力。
学生特点分析：高年级学生具备一定的专业基础知识，具有较强的逻辑思维能力和动手操作欲望，对实践性强的课程内容有较高的兴趣。
教学要求：课程需紧密结合教材，注重理论与实践的结合，通过项目驱动教学法，引导学生主动参与，注重培养学生的实际操作能力和工程实践能力。
教学过程中应不断评估学生的学习成果，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 理论知识：- PLC基本原理及其在工业控制中的应用。
- 炉温控制系统的工作原理，包括传感器、执行器与PLC的协同工作。
- PLC编程软件的使用方法，重点掌握逻辑控制语句和程序结构。
2. 实践操作：- 炉温控制系统模型的搭建，熟悉相关设备的使用。
- PLC编程实践，完成炉温的模拟控制程序编写。
- 炉温控制系统的调试与优化，学会诊断和解决常见问题。
3. 教学大纲：- 第一周：PLC基本原理学习，了解炉温控制系统组成。
- 第二周：学习PLC编程软件的使用，进行简单的程序编写练习。
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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扬州大学水利与能源动力工程学院本科生课程设计题目：退火炉温度控制系统课程：电力拖动自动控制系统专业：电气工程及其自动化班级：电气1101学号：姓名：指导教师：完成日期：第一部分任务书电力拖动自动控制系统课程设计任务书一、课程设计的目的通过电力拖动自动控制系统的设计、了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求，并巩固交直流调速系统课程的所学内容，初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力。
为今后从事技术工作打下必要的基础。
二、课程设计的要求1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则，设计内容以及设计程序的要求。
2、掌握控制系统设计制图的基本规范，熟练掌握电气控制部分的新图标。
3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。
4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。
三、课程设计的内容完成某一给定课题任务，按给出的工艺要求、运用变频调速对系统进行控制。
四、进度安排：共1.5周本课程设计时间共1.5周，进度安排如下：1、设计准备，熟悉有关设计规范，熟悉课题设计要求及内容。
（1.5天）2、分析控制要求、控制原理设计控制方案（1.5天）3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图。
（2天）4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。
（1.5天）5、整理图纸、写课程设计报告。
（1.5天）五、课程设计报告内容完成下列课题的课程设计及报告（课题工艺要求由课程设计任务书提供）退火炉温度控制系统六、参考书1、陈伯时主编电力拖动自动控制系统(第二版) 机械工业出版社 19922、陈伯时, 陈敏逊交流调速系统机械工业出版社 19983、张燕宾著 SPWM变频调速应用技术机械工业出版社 19974、王兆义主编《可编程控制器教程》主编5、徐世许主编《可编程控制器教程原理、应用、网络》主编6、《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册中国电力出版社第二部分课程设计报告目录一、退火炉温度控制系统概述 (1)二、控制系统方案设计 (2)2.1控制原理方案 (2)2.2主电路设计 (3)三、控制系统器件选择 (4)3.1温度变送器的选择 (4)3.1.1 SBWR热电偶温度变送器介绍 (4)3.1.2 SBWR技术参数 (4)3.1.3最后确定温度变送器的型号、类别： (6)3.2 PLC的选型 (6)3.2.1 PLC选型要求 (6)3.2.2 PLC及其扩展模块选择结果 (8)3.3变频器的选型 (9)3.3.1变频器选型要求 (9)3.3.2变频器参数设置 (11)四、PLC外部接线图 (15)五、 PLC实现PID的控制方式 (16)5.1 PLC的PID程序介绍 (16)5.2 PID梯形图程序 (18)六、小结与体会 (20)参考文献 (201)一、退火炉温度控制系统概述退火炉温度控制系统由一台上位机操作台、一台SIEMENS S7-200 PLC 控制柜、一台变频器控制柜，3台风机，3台水煤浆输送泵组成。
加热段的三个炉段，各段于炉顶设一支热电偶，根据热电偶采集的炉温信号，与设定值比较，经PID 计算后输出控制信号变频器调节水煤浆流量，改变烧嘴的输出功率，实现温度自动控制。
同时根据助燃风量的改变及空/燃比例阀的配比，手动调节助燃风流量燃气的流量，实现最佳空/燃配比。
本系统装有3套热电偶反馈的闭环流量控制系统，分别控制3台3.7KW 变频器调节3台水煤浆输送泵化工泵转速，改变烧嘴的输出功率，实现温度自动控制。
满足退火炉的工艺要求、温度实时显示。
1)分析控制要求、控制原理设计控制方案；画出温度自动控制系统结构框图；2) PLC 、变频器、温度传感器的选择；3) 画出该控制系统的原理图。
(主电路、plc 控制电路、变频器控制电路)4) PID 原理分析与选用；PID 在PLC 中实现。
PLC 3#变频器SF 2断路器SF断路器KM 3KM 3隔离变压器SF 4断路器3#温度变送器退火炉温度控制系统原理组成1#变频器隔离开关SF 1断路器KM 1I-3M 4M21#喷流泵1#空气压缩机2#空气压缩机I-52#喷流泵3#喷流泵3#空气压缩机2#温度变送器1#温度变送器退火炉M 133SF 3#变频器TTT1#温度显示器3#温度显示器2#温度显示器Pc 工控机P压力控制器控制柜I-142二、控制系统方案设计2.1控制原理方案整个控制系统由一台上位机操作台、一台SIEMENS S7-200 PLC控制柜、一台变频器控制柜，3台风机，3台水煤浆输送泵组成。
图（2）退火炉控制系统原理组成退火过程是个非常复杂的过程，受各种因素的影响，因此不能采用开环控制，容易产生稳态误差，而PID控制可以很好的消除稳态误差因此事较好的选择。
具体控制过程为：由热电偶采集炉体温度，经温度变送器将温度信号转换为电信号送往PLC，PLC根据PID算法，计算出需要控制的对象该变量，经由变频器控制电动机的转速从而调节水煤浆的流量，从而控制炉体的温度。
图（3）闭环温度控制系统原理框图2.2主电路设计主电路部分为一台PLC控制三台变频器，分别用PLC的KM1、KM2、KM3三个输出触点控制变频器的投切。
PLC电源由变压器提供。
图（4）主电路图三、控制系统器件选择3.1温度变送器的选择3.1.1 SBWR热电偶温度变送器介绍SBWR热电偶温度变送器、SBWZ热电阻温度变送器是DDZ-S系列仪表中的现场安装式温度变送单元。
它采用二线传送方式（两根导线作为电源输入，信号输出的公用传输线）。
将热电偶、热电阻信号变换成输入电信号或被测温度或成线性的4～20mA的输出信号，变送器可以安装于热电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构。
它作为新一代测温仪表可广泛应用于冶金、石油化工、电力、轻工、纺织、食品、国防以及科研等工业部门。
二、两线制热电阻温度变送器，其特点是采用两线传输，即电源与输出信号共用相同的两根普通导线。
变送器把测温元件所测得的微弱信号直接放大成(4～20)mA DC信号，远传给控制室仪表，作指示、记录、调节之用，组成各种各样的检测，控制系统3.1.2 SBWR技术参数一、输入信号：热电阻 Pt100、Cu50、Cu100,测量间距10℃以上任何温度范围输出信号：电流:(4～20)mA DC电压:(1～5)V DC输出阻抗：250Ω允许负载变化0～500Ω基本误差：±0.1%、±0.5% 热电阻温变温度漂移：±0.1%/10℃热电阻温度传输方式：两线制传输工作环境温度：温度 -10～75℃湿度≤90%电源：24V DC±10%(或配电器、安全栅供电)功耗：≤0.5W,二、温度变送器特点1、采用环氧树脂密封结构，因此抗震、耐温，适合在恶劣现场环境中安装使用。
2、现场安装于热电阻、热电偶的接线盒内，直接输出4～20mA，这样既省去较贵的补偿导线费用，又提高了信号长距离传送过程中的抗干扰能力。
3、精度高、功耗低、使用环境温度范围宽、工作稳定可靠。
4、量程可调，并具有线性化较正功能，热电偶温度变送器具有冷端自动补偿功能。
应用面广，既可与热电偶、热电阻形成一体化现场安装结构，也可作为功能模块安装入检测设备中。
三、主要技术指标：1、输入：热电阻Pt100、Cu50、Cu100 热电偶K、E、S、B、T、J、N2、输出：在量程范围内输出4～20mA直流信号可与热电阻温度计的输出电阻信号成线性，可与热电阻温度计的输入温度信号成线性；可与热电偶输入的毫伏信号成线性，也可与热电偶温度计的输入温度信号成线性。
2、基本误差：±0.2%、±0.5%4、传送方式：二线制3、变送器工作电源电压最低12V，最高35V，额定工作电压24V。
4、负载：极限负二载电阻按下式计算RL（max）=50×（Vmm-12）即24V时负载电阻可在0～600Ω范围内选用）额定负载250Ω。
注：量程可调式变送器，改变量程时零点与满度需反复调试；电偶型变送器在调试前须预热30分钟。
7、环境温度影响≤0.05%1℃8、正常工作环境：a、环境温度 -25℃～+80℃b、相对湿度5%～95%c、机械振动f≤55Hz振幅＜0.15mm四、接线方式：热电阻三线制变送器安装接线图热电阻二丝制变送器安装接线图热电偶变送器安装接线图导轨式变送器安装接线图一体化液晶显示变送器接线图□热电偶温度变送器校验步骤1、校验时，在输入端接入电位差计，输出信号为电动势，在输出端接上24VDC 稳压电源并串接上标准电流表。
2、调零：反接信号输入线，使电位差计输出校验现场室温对应电动势，调整电位器Z，使电流表读数为4mA。
3、调满：正接信号输入线，使电位差计输出满量程对应电动势，调整电位器S，使电流表读数为20mA。
（该电动势为满度电动势减去室温对应电动势后的值）例：在校验现场室温为7℃，输入信号为K，量程为0～1000℃的温度变送器标定，通过查表得知7℃对应电动势为0.277mV，1000℃对应电动势这41.269mV,反接后，电位差计输出0.277mV，调整电位器Z，使电流表读数为4mA；正接后电位差计输出读数为40.992mV（41.269mV～0.277mV），调整电位器S，使电流表读数为20mA。
五、热电阻温度变送器校验步骤1、标定时，按以上典型接线图接线，在输入端接入标准电阻箱（如ZX-25a），在输出端接上24VDC稳压电源并串接上标准电流表。
2、改变信号源发生器（电阻箱），使之等于量程的下限值，调整电位器Z，使电流表的读数为4mA，改变信号源，使之等于量程的上限值，调整电位器S，使电流表的读数为20mA即可。
例：输入型号为Pt100量程为0～100℃的温度变送器。
正确接线后，电阻箱输出100Ω，调整电位器Z，使电流表读数为4mA；电阻箱输出读数为138.50Ω(即热电阻在100℃时相对应的电阻值），调整电位器S，使电流表的读数为20mA。
3.1.3最后确定温度变送器的型号、类别：型号传感器分度号最大量程规定规定最小值量程范围（上限下限之差）SBWR-2160 E 0～800℃300℃3.2 PLC的选型3.2.1 PLC选型要求一、输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。
实际订货时，还需根据制造厂商PLC 的产品特点，对输入输出点数进行圆整。
二、存储器容量的估算存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。
三、控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。