计算机控制课程设计(电阻炉温度控制系统)

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1、 计算机控制计算机控制课程设计课程设计 报告报告 设计题目：设计题目： 电阻炉温度控制系统设计电阻炉温度控制系统设计 年级专业：年级专业： 0 09 9 级级测控技术与仪器测控技术与仪器 姓姓 名名 ： 学学 号号 ： 任课教师：任课教师： 电阻炉温度控制系统设计电阻炉温度控制系统设计 0.0.前言前言 随着电子技术的发展， 特别是随着大规模集成电路的产生， 给人们的生活带来了根本性 的变化， 特别是微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃， 利用单片机来改造落 后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点。温度是工业 生产中主要的被控参数之一，与之相关的各种温度

2、控制系统广泛应用于冶金、化工、机械、 食品等领域。 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 制效果直接影响着产品的质量。 因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。 本 设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度，传统的以普通双向晶闸管（SCR）控制的高 温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功率， 达到自动控制电加 热炉温度的目的。 这种移相方式输出一种非正弦波， 实践表明这种控制方式产生相当大的中 频干扰，并通过电网传输，给电力系统造成“公害” 。采用固态继电器控温电路，通过单片 机控制固态继电器，其波形为完整的正弦波，是一种稳定、

3、可靠、较先进的控制方法。为了 降低成本和保证较高的控温精度， 采用普通的 ADC0809 芯片和具有零点迁移、 冷端补偿功能 的温度变送器桥路，使实际测温范围缩小。 温度控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控 制方式超调大、调节时间长、控制精度低。采用单片机进行温度控制，具有电路设计简单、 精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实意义随 着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其 应用也十分广泛。 单片机已经无处不在、 与我们生活息息相关， 并且渗透到生活的方方面面。 1.1.课程设计任务

4、课程设计任务 项目设计：电阻炉温度控制系统设计项目设计：电阻炉温度控制系统设计 以在工业领域中应用较为广泛的电阻炉为被控对象， 采用 MCS52 单片机实现电阻炉温 度计算机控制系统的设计， 介绍电阻炉温度计算机控制系统的组成， 并完成系统总体控制方 案和达林算法控制器的设计，给出系统硬件原理框图和软件设计流程图等。 1.11.1 电阻炉组成及其电阻炉组成及其加热方式加热方式 电阻炉是工业炉的一种， 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 元件或物料的热加工设备。电阻炉由炉体、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。由于炉子的种类不同，因

5、而所使用的燃料和加热方 法也不同;由于工艺不同，所要求的温度高低不同，因而所采用的测温元件和测温方法也不 同;产品工艺不同，对控温精度要求不同，因而控制系统的组成也不相同。电气控制系统包 括主机与外围电路、仪表显示等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷却系统等，因炉 种的不同而各异。 电阻炉的类型根据其热量产生的方式不同， 可分为间接加热式和直接加热 式两大类。间接加热式电阻炉，就是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件，电流通 过加热元件时产生热量，再通过热的传导、对流、辐射而使放置在炉中的炉料被加热。直接 加热式电阻炉， 是将电源直接接在所需加热的材料上， 让强大的电流直接流过所需加热

6、的材 料，使材料本身发热从而达到加热的效果。工业电阻炉，大部分采用间接加热式，只有一小 部分采用直接加热式。由于电阻炉具有热效率高、热量损失小、加热方式简单、温度场分布 均匀、环保等优点，应用十分广泛。 1.21.2 控制控制要求要求 本系统中所选用的加热炉为间接加热式电阻炉，控制要求为: （1）采用一台主机控制 8 个同样规格的电阻炉温度; （2）电炉额定功率为 20 kW; （3）恒温正常工作温度为 1000，控温精度为1%; （4）电阻炉温度按预定的规律变化，超调量应尽可能小，且具有良好的稳定性; （5）具有温度、曲线自动显示和打印功能，显示精度为1; （6）具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。 二、系统总体设计二、系统总体设计 根据题目要求,电热锅炉温度控制系统由核心处理模块、 温度采集模块、 键盘显示模块、 及控制执行模块等组成。采用比较流行的 AT89S52