毕业设计---电阻加热炉

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1、 第 1 页，共 14 页 第1章 前 言 电加热炉是典型工业过程控制对象，其温度控制具有升温单向性，大惯性， 纯滞后，时变性等特点，很难用数学方法建立精确的模型和确定参数。而 PID 控 制使其成熟，容易实现，并具有可消除稳态误差的优点，在大多数情况下可以满 足系统性能要求，但其性能取决于参数的整定情况。且快速性和超调量之间存在 矛盾，使其不一定满足快速升温、超调小的技术要求。模糊控制在快速性和保持 较小的超调量方面有着自身的优势，但其理论并不完善，算法复杂，控制过程会 存在稳态误差。 将模糊控制算法引入传统的加热炉控制系统构成智能模糊控制系统，利用模 糊控制规则自适应在线修改 PID 参数

2、，构成模糊自整定：PID 控制系统，借此提 高其控制效果。 基于 PID 控制算法，以 ADUC845单片机为主体，构成一个能处 理较复杂数据和控制功能的智能控制器，使其既可作为独立的单片机控制系统， 又可与微机配合构成两级控制系统。该控制器控制精度高，具有较高的灵活性和 可靠性。 1 1. .1 电加热炉简介 电加热炉是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔化工件 和物料的热加工设备。 电加热炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成。炉体由炉壳、加热器、炉 衬（包括隔热屏）等部件组成。电气控制系统包括电子线路、微机控制、仪表显 示及电气部件等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷却系

3、统等，虽炉种的 不同而已。 电加热炉的主要参数由额定电压、额定功率、额定温度、工作空间尺寸。生 产率、空炉损耗功率、空炉升温时间、炉温控制精度及炉温均匀性等。 第 2 页，共 14 页 1.2 电加热炉的优点 .热效率高。电加热炉不需要燃烧气体，没有排出因燃烧气体而产生的废气造 成的热损失。炉膛室内热强度高，能达到较高的温度，使高熔点金属易熔化。 .能满足工件在各种工艺范围中的要求，并使之成为可控。能用质量流量计对 所控气氛进行检测。 由保护气氛来保证炉内气氛的清洁。比如保护气氛改为真空，可以将炉内的 残余气体抽走，保护气氛改为氢气，各种可随之运出。高纯度的氢气，气含氧量 可小于 0.1ppm

4、，气露点小于70 .能够满足工作空间温度场均匀分布和恒温的精度要求。 比如在 48 小时内温度 漂移 0.5。 整个工艺过程能用微机和智能化程序控制。有利于连锁保护，报警、防爆、 数显、曲线记录 操作简单，寿命长，安全有保障。 场所利用率大，噪声较稳定。 1.3设计要求 1 系统具有较好动态特性。不仅升温速度快，而且超调量很小； 2 系统具有比较理想的稳态品质， 稳态过程没有振荡， 温度控制精度在 3 以内； 3 当被控过程参数发生变化时，控制系统仍能保持较好的适应能力和鲁棒 性。 第 3 页，共 14 页 第2章 温度控制系统硬件设计 该系统设计的硬件设计主要由单片机主控、前向通道、后向通道、人机接口和 接口扩展等模块组成， 如图2所示。 由图2可见， 以内含 C52兼容单片机的 ADUC845 为控制核心配有640 KB 的非易失 RAM 数据存储器、外扩键盘输人、320x240点 阵的图形液晶显示器进行汉字、图形、曲线和数据显示，超温报警装置等外围电 路；预留微型打印机接口，可以现场打印输出结果；预留