冶金沸腾焙烧炉温度控制系统的设计

冶金沸腾焙烧炉温度控制系统的设计

课程设计（论文）

题目：冶金沸腾焙烧炉温度控制系统的设计

摘要

本设计是冶金沸腾焙烧炉温度控制系统的设计，锌精矿的焙烧，直接法制取高级氧化锌,首先是将锌精矿经过焙烧转变成氧化物,然后再经制团、韦氏炉冶炼得到高级氧化锌,焙烧工序是必不可少的第一步沸腾焙烧是目前应用最广泛的焙烧技术,它具有设备简单处理量大、控制容易、气一固间热质交换迅速、层内温度均匀、质量稳定、易于自动化等一系列优点。

考虑到鼓风量与其压力、炉膛压力、排烟量、循环冷却水量等的外界干扰。从生产工艺出发，合理选择调节阀的气开气关方式，确保设备和人员的安全。

本设计选择温度传感器、压力变送器、温度变送器、温度控制器、压力控制器和执行器构成串级控制系统实现对沸腾焙烧炉温度的控制，串级控制系统的主回路是定制控制系统，副回路是随动控制系统，通过他们的协调工作，使主参数能够准确的控制在工艺规定的范围之内。

关键词：温度控制；串级控制；变送器；炉膛压力；

目录

第1章绪论 (1)

第2章系统方案论证 (2)

2.1任务分析 (2)

2.2方案选择 (2)

第3章仪表选择 (4)

3.1变送器的选择 (4)

3.2控制器选型 (6)

3.3执行器的选择 (8)

第4章系统控制算法 (10)

4.1控制规律选择 (10)

4.2气开气关选择 (10)

4.3调节器正负作用选择 (10)

第5章仿真 (11)

第6章课程设计总结 (15)

参考文献 (16)

第1章绪论

沸腾焙烧炉是湿法炼锌过程中的重要环节，当今世界随着湿法炼锌技术的不断发展，生产规模的不断大型化，要求沸腾焙烧炉的技术也不断的发展，沸腾焙烧炉在湿法炼锌中占有重要地位，沸腾焙烧的基础是固体流态化，用沸腾焙烧炉焙烧锌精矿，炉内热容量大且均匀，温差小，颗粒与空气接触表面积大，反应速度快，强度高，传热传质效率高，这些都使焙烧过程大大强化，产品质量稳定，生产效率高，设备与操作便于实现生产连续化和自动化等一系列优点，各国都很重视此项技术，因此得到了广泛应用。

沸腾焙烧1944年开始用于硫铁矿的焙烧，1952年引入湿法炼锌工业。现在在我国湿法炼锌技术已经得到了很大的发展，1992年西北冶炼厂从日本引进了一台世界第二亚洲第一的沸腾焙烧炉，此台沸腾焙烧炉的投产运行使得我国沸腾焙烧技术跨入了世界先进行列。在消化此项引进技术基础上，中国有色工程设计研究总院于2002年为云南驰宏锌锗股份有限公司设计了第四台沸腾焙烧炉，2005年正式投料，现已进入正常运行生产。

本设计根据沸腾焙烧炉系统的主要设计工艺特点、技术性能、装备选型与生产实践的情况进行设计。

第2章系统方案论证

2.1任务分析

根据本系统分析，该系统是对沸腾焙烧炉温度的控制，所以被控参数为焙烧炉出口温度。

在检测温度之后如果与设定值有偏差，需要对调节阀开度进行调节，即调节阀控制给料流量，所以控制参数为给料流量。

2.2方案选择

方案一：采用单回路控制系统。单回路控制系统是指由一个测量元件与变送器、一个控制器、一个执行器和一个被控过程组成，并只对一个被控参数进行控制的单闭环反馈控制系统。温度传感器经变送器送到控制器直接控制电动执行器。锌精矿沸腾焙烧炉过程，锌精矿由圆盘给料机送至皮带，经加料皮带将料送入炉内。生产过程中放出热量，经过变送器（s）传送到调节器（s）与设定值进行比较调整作用于控制器（s），控制器根据调节器传送的值调节阀门的开度来控制冷却水的流量，以此控制焙烧炉内的温度。

图2.1单回路系统结构图

方案二：采用串级控制系统。采用串级控制系统是在简单控制系统的基础上发展起来的，它增加了一个副控制回路，使系统控制品质相对于单回路控制系统显著提高。在系统结构上，采用串级控制系统有两个闭合回路，主回路和副回路，主、副调节器串联工作；主调节器输出作为副调节器设定值，系统通过副调节器输出控制执行器动作，实现对主参数的定值控制。串级系统的主回路是定值控制

系统副回路是随动控制系统，通过他们的协调工作，使主参数能准确地控制在工艺规定的范围之内。串级调节中，主、副调节器的放大倍数（主、副调节器放大系数的乘积）可整定得比单回路调节系统大，因此，提高了系统的响应速度和抗干扰能力，也有利于改善调节品质。串级调节系统中，副回路中的调节对象特性变化对整个系统的影响不大，而当主调节参数操作条件变化或负荷变化时，主调节器又能自动改变副调节器的给定值，提高了系统的适应能力，由于副回路控制通道环节少，时间常数小，反应灵敏，所以当干扰进入副回路时，串级系统可以获得比单回路系统更快的控制作用，有效的克服燃料压力或热值变化对原料出口温度的影响，从而大大提高了控制质量，所以本设计应该选择方案二串级控制系统。

图2.2串级系统结构图

图2.3 串级系统方框图

第3章仪表选择

3.1变送器的选择

本设计选用串级控制系统选用100G温度变送器和3051压力变送器。100G温度变送器如图3.1所示。

图3.1温度变送器

100G温度变送器将热电热偶所测的温度变化通过电路处理，经信号放大后转化成标准的电压或电流信号。信号可以供数字仪表、记录仪、模拟调节器、系统，广泛用于工业生产过程检测与控制系统。本温度变送器采用优质电子器件，性能远高于其他同类产品，物美价廉。

输出信号一般为两线制电流信号，其具有以下优点：

1、二线制输出（4～20），抗干扰能力强；

2、节省补偿导线与安装温度变送器费用；

3、测量范围大；使用率高，标准级输出信号；

4、冷端温度自动补偿，非线性校正电路。

技术参数：

输出信号：4-20 0-5 0-10

输入信号：热电阻：100、500、1000、50

负载电阻：小于等于500（电流输出）大于等于3(电压输出)

输入线阻：小于50R

电源电压：24 12 (0-5)V输出

环境温度：-20-80度相对湿度：5-90百分

消耗功率：小于等于0.6W

准确度：热电阻：0.5百分

罗斯蒙特3051压力变送器如图3.2所示。

图3.2压力变送器

3051压力变送器是扩散硅压力变送器具有工作可靠、性能稳定、安装使用方便、体积小、重量轻、性能价格比高等点，能在各种正负压力测量中得到广泛应用。采用进口扩散硅或芯体作为压力检测元件，传感器信号经高性能电子放大器转换成0-10或4-20统一输出信号。可替代传统的远传压力表，霍尔元件、差动变送器，并具有Ⅱ与Ⅲ型变送器性能。能与各种型号的动圈式指示仪、数字压力表、电子电位差计配套使用，也能与智能调节仪或计算机系统配套使用。扩散硅变送器选用进口扩散硅压力芯片制成，当外界液位发生变化时，压力作用在不锈钢隔离膜片上，通过隔离硅油传递到扩散硅压力敏感元件上引起电桥输出电压变化，经过精密的补偿技术、信号处理技术、转换成标准的电流信号。该电流信号的变化正比于液位的变化。

工作原理:

当压力信号作用于传感器时，压力传感器将压力信号转换成电信号，经差分放大和输出放大器放大，最后经电压电流转换成与被测介质（液体）的液位压力成线性对应关系的4-20标准电流输出信号。主要技术参数电源：24 输出4～20 二线制零位可调范围：±5 量程调节比：3：1以上量程范围：-100～0～60 负载特性：负载在0～600Ω内（24供电）维持恒流输出隔爆型d Ⅱ 4，本安型Ⅱ5 过压极限：2倍于以上限压力温度范围：过程：-20～60℃精度等级：±0.5%

稳定性：±0.2 重量：约 1 特点分析,参数超级的测量性能，用于压力、差压、液位、流量测量

技术参数：

数字精度：+（-）0.05%

模拟精度：+（-）0.75（-）0.1

全性能：+（-）0.25

稳定性：0.25% 60个月

量程比：100：1

测量速率：0.2S

小型化（2.4）全不锈钢法兰，易于安装过程连接与其它产品兼容，实现最佳测量，世界上唯一采用H合金护套的传感器，实现了优良的冷、热稳定性采用16位计算机的智能变送器标准4-20，带有基于协议的数字信号，远程操控支持向现场总线与基于现场控制的技术的升级。

3.2控制器选型

按照设计要求，本设计选用一个6-16型温度控制器和一个1压力控制器，6-16如图3.3所示。

图3.3温度控制器

6-16型号温度控制器为1300℃电炉的配套设备，与铂铑—铂热电偶配套使用，可对电炉内的温度进行测量、显示、控制，并可使炉膛内的温度自动保持恒温。以硅碳棒为加热元件的高温电阻炉，其加热元件的冷态与热态时的电阻值相差较大，在长期使用中硅碳棒的电阻值将逐渐变大(也称之为老化)。所以必须与调压设备配套使用，6-16型号的温度控制器具有温度控制和电压调节二种功能，该温度控制器的温度显示有数字显示和指针显示二种，其中尤以固态继电器为执行元件并配以数字显示的控制器性能更为优越。

结构与工作原理：温度控制器的外壳由钢板冲压折制成型并采用铝合金框架结构，外壳表面采用高强度的静电喷涂，漆膜光滑牢固。控制器的前部装有温度控制仪表、电压表、电流表和电源开关。控制器的内部装有可控硅(固态继电器)、线路板与螺旋保险和接线端子等电器元件。该温度控制系统采用了优质电子集成元件，控温灵敏、性能可靠、使用方便。

其工作原理：热电偶将电炉内部的温度转换为毫伏电压值，经过集成放大器的放大、比较后，输出移相控制信号，有效地控制可控硅的导通角，进而控制硅

碳棒的平均加热功率，使炉膛内的温度保持恒温。

技术参数：

型号6-16

额定电压:220V±10%；

最大控制功:6

输出电:50-210V

输出电:0～50A

最高控制温:1600℃

S位式1压力控制器如图3.4所示。

图3.4压力控制器

4型压力调节器是阀前式气体压力调节器（即一般所说的减压器），可控制其前部装置的压力为一恒定值。

4型压力调节器是我江苏阜宁中力阀门厂根据石油化工科研装置的特点和要求，综合国内外同类产品设计和研制的。它具有外型美观，体积小（阀体外径为80），重量轻（总重为 2.3）,耐高压、抗腐蚀、调压准确、性能可靠，维修方便和使用范围广等优点、适用于石油、化工中、小型试验装置调节阀前气体压力使用。

4型压力调节器为直接作用式压力调节器，采用力平衡原理设计而成。

使用时，首先关闭放空阀，打开给定阀，根据需要定出给定室的压力，称之为给定压力。当装置的压力（装置和平衡室接通）大于给定的压力时，膜片下方的力大于上方的力，膜片上移，装置的气体通过阀杆小孔进入出口，当装置的压力逐步降低达到给定压力时，膜片两边所受的气体压力相等，膜片又恢复到原位置，调节阀自动关闭。这样循环往复，确保装置的操作压力为一恒定值（其压力波动

不大于0.5公斤/厘米2）。

技术参数：

入口压力：P1≤320公斤/厘米2

入出口压差：P12≤160公斤/厘米2

流量系数：5×10-2

适用介质：弱腐蚀性、无杂质液体

使用温度：常温

压力特性：当P1±40%时,ΔP2<0.2公斤/厘米2

流量特性：当Q1±40%时, ΔP2<0.3公斤/厘米2

接管尺寸：Φ8×1.5

接管方式：外螺纹卡套式连接

3.3执行器的选择

本设计选择气动执行机构Q61116如图3.5所示。

图3.5 执行器

电动阀使用电机作动力，气动阀使用压缩空气作动力，电动阀对液体介质和大管道径气体效果好，不受气候影响。不受空气的压力影响。但是成本较高，在潮湿环境作用效果不好。气动阀对气体介质和小管径液体效果较好，成本低，维护方便。气动阀一般要比电动阀快，气动阀动作力矩比电动阀大，气动阀门开关动作可以调整，结构简单，动作过程中因气体本身的缓冲特性，不易因卡主而损坏，根据本设计的设计任务要求，所以本设计选择气动执行机构Q61116，Q61116是气动三片式球阀丝口球阀内螺纹球阀，这种气动阀精巧的外形设计、适用于夹小空间地工况上使用。(微型气动球阀)通过角行程电动执行机构90°旋转对球阀的(开关或调节)进行控制. 阀与执行机构的连接采用一体连方式、具有连线简单，

结构紧凑、尺寸小、重量轻、阻力小、动作稳定可靠等优点。

主要功能：调节型、切断型

规格结构：双作用式、单作用式、

工作使用气源：(干燥、清洁工、不含腐蚀性)气体

工作使用气源压力：双作用式(2-8)、单作用式(2-8)

环境温度：-20℃80℃(高温可定作)。

气动机构行程：角行程(90°~180°)

回转角度：标准型：90° ±5°、非标型：0°~180°.

输出扭矩：双作用(4~10560)等、单作用(6.9~2668)等

接口螺纹：G1/8 G1/4

第4章系统控制算法

4.1控制规律选择

选择调节器的控制规律就是为了使调节器的特性与控制过程的特性能很好配合，使所设计的系统能满足生产工艺对控制质量指标的要求。

根据本设计的任务要求，主控制器选择即可实现功能，副控制器只要选择P 控制规律即可。由于副被控变量流量参数，比例度必须选的较大以保持系统稳定，比例控制作用偏弱，为此采用控制规律，以增强控制作用。副控制器不引入微分控制规律，否则会使控制阀动作过大，对控制不利。

4.2气开气关选择

气动调节阀气开或者气关，通常是通过执行机构的正反作用和调节阀结构的不同组装方式实现。气开气关的选择是根据工艺生产的安全角度出发来考虑的。在本设计中，沸腾焙烧炉的温度控制，调节阀安装在燃料气管道上，根据炉膛的温度或被加热物料在加热炉出口的温度来控制燃料的供应。根据生产过程的工艺特点和安全要求，保证人身安全原则、系统与设备安全原则，保证产品的质量原则，减少原料和动力浪费原则，基于介质特点的工艺设备安全原则，本设计选用气开阀更安全些，因为一旦气源停止供给，阀门处于关闭比阀门处于全开更适合。如果气源中断，燃料阀全开，会使加热过量发生危险。

4.3调节器正负作用选择

副调节器作用方式的选择，确定副被控过程的2，当调节阀开度增大，燃料量增大，炉膛温度上升，所以 2 >0 。最后确定副调节器，为保证副回路是负反馈，各环节放大系数(即增益)乘积必须为正，所以副调节器 K 2>0 ，副调节器作用方式为反作用方式。

主调节器作用方式的选择，炉膛温度升高，物料出口温度也升高，主被控过程 1 > 0。为保证主回路为负反馈，各环节放大系数乘积必须为正，所以副调节器的放大系数 K 1> 0，主调节器作用方式为反作用方式。

第5章 仿真

已知主对象传递函数：

（5-1）

副对象的传递函数： 2)1)(110(12++=s s Gp （5-2）

在中画出仿真框图，如图5.1所示：

图5.1 系统仿真图

在比例作用的条件下，由大到小逐渐降低副调节器的比例度。此时的仿真曲线如图5.2所示：

图5.2 仿真曲线1

保持副回路的比例度不变，逐步降低主回路的比例度P1，直到得到主回路过渡过程衰减比为4：1的比例度P1S ，记取过渡过程的振荡周期T1S 。当衰减比为

4：1时，比例度2s P 为98，振荡周期为2s T 为56.3，此时主回路的仿真曲线如图

5.3所示:

图5.3 仿真曲线2

按已求得的P1S、T1S和P2s、T2s值，结合已选定的调节规律，按衰减曲线法整定参数的经验公式，计算出主、副调节器的整定参数值。经计算以后，主、副调节的参数设置如图5.4、5.5所示

图5.4 整定参数设置1

图5.5 整定参数设置2

当副调节器参数整定好之后，视其为主回路的一个环节，按单回路控制系统

的方法整定主调节器参数，而不再考虑主调节器参数变化对副回路的影响。一般串级系统对主参数的控制质量要求高，而对副参数的控制要求相对较低。因此，当副调节器参数整定好之后再去整定主调节器参数时，虽然会影响副参数的控制品质，但只要主参数控制品质得到保证，副参数的控制品质差一点也是可以接受的。主、副调节器参数整定好以后系统输出图如图5.6所示。对设定值施加干扰信号以后，系统输出如图5.7所示。

图5.6整定完成后系统输出图

图5.7施加干扰时系统输出图

第6章课程设计总结

本次设计通过物料平衡和热平衡的计算，设备的选型与计算，再结合锌精矿沸腾焙烧炉生产实践，设计了一个冶金沸腾焙烧炉温度控制系统。这次设计采用串级控制系统，根据被控过程特性与生产工艺要求，通过相关书籍资料以与网络媒体，合理的选择了本次设计需要的变送器、控制器、和调节阀，其中的执行器、控制器、变送器等都选用了可靠性高、造价低与开发周期短的优秀设备，使我对更多产品有了更深刻的了解。通过过程控制系统的选择，了解调节器控制规律对控制质量的影响，合理选择调节器的控制规律，是过程控制方案设计的重要内容之一，合理选择气动阀的气开气关方式以与控制器的正反作用的分析。通过软件对本次设计进行模拟仿真，得到了科学准确的数据，更有利的说明本设计是能实现任务要求的。

参考文献

[1] 金以慧，方崇智编．过程控制．清华大学出版社，2010．

[2] 薛定宇编．控制系统辅助设计．清华大学出版社，2008．

[3] 张毅，张宝芬编．自动检测技术与仪表控制技术．化学工业出版社，2009.

[4] 周泽魁编．控制仪表与计算机控制装置．化学工业出版社，2009．

[5] 王兆安，黄俊编. 电力电子技术. 机械工业出版社，2000.

[6] 刘迎春. 传感器原理设计与应用. 国防科技大学出版社，1997.

[7] 周庆海，翁维勤编. 过程控制系统工程设计. 化学工业出版社，1992.

[8] 朱瑞、张鹏等. 自动温度控制系统. 济南山东大学，2006.

加热窑炉温度控制系统设计

加热窑炉温度控制系统 设计方案： 一、加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图 图2 加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图 二、串级控制系统 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。由于加热炉时间常数大，而且扰动的因素多，比如原料侧的扰动及负荷扰动；燃烧侧的扰动等，单回路反馈控制系统不能满足工艺对加热炉出口温度的要求。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，以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度为副变量，构成炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统有效地提高控制质量，以满足工业生产的要求。 串级控制系统的工作过程，就是指在扰动作用下，引起主、副变量偏离设定值，由主、副调节器通过控制作用克服扰动，使系统恢复到新的稳定状态的过渡过程。由加热炉出口温度串级控制系统结构图可绘制出其结构方框图，如图4所示。

图3 加热炉出口温度串级控制系统结构方框图 三、控制系统 方案：采用51单片机为主控芯片 此方案采用单片机为主控芯片。利用热电阻PT100作为温度传感器件，然后通过运算放大器OP-07构建差分放大器将温度信号转换成ADC0809模拟通道的输入的0-5V标准信号，再由ADC0809将模拟信号转换成八位数字信号，传送给单片机P0口，单片机将实时温度和设置参数通过数码管显示出来，同时通过键盘输入设定温度，单片机将设定温度同ADC0809传送过来的数据进行比较运算，利用PID运算，作出相应的判断，从单片机P1.0输出一个PWM波形来控制固态继电器的导通与关闭，从而控制窑炉的加热丝在一个固定周期中通电加热时间的长短来达到恒温控制的目的。系统原理框图如下图2所示： 图2 方案原理框图 六、窑炉温度控制系统硬件电路设计 本系统硬件电路主要由以下部分组成：供电电源电路、单片机最小系统电路、温度检测电路、数模转换电路、键盘输入电路、声光报警电路、继电器输出电路、LED显示电路 1.系统供电电源电路设计 主控电路所需的+5V电源；外围电路（如继电器、运算放大器）所需的+12V 和-12V电源。如图3系统供电电源电路原理图所示：此电路采用“降压→整流→滤波→稳压→滤波”的线形电源模式。这里选用了78M12、79M12、78M05三端稳压器。(原理图见图纸2)

加热炉温度控制系统设计与仿真研究

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加热炉温度控制系统设计与仿真研究 摘要 在钢铁企业中，为了将钢坯加热到轧制所规定的工艺要求，必然地要求对加热炉内的温度进行有效的控制，使之保持在某一特定的范围内。而温度的维持又要求燃料在炉内稳定地燃烧。加热炉燃烧过程是受随机因素干扰的，具有大惯性、纯滞后的非线性过程。 本设计针对加热炉燃烧控制系统，主要介绍的控制方案有单回路控制系统、串级比值控制系统、单交叉限幅控制系统、双交叉限幅控制系统，并对每一种控制方案进行了理论分析。运用MATLAB软件对温度控制系统进行了较为全面的仿真和性能分析。通过分析比较可以得出结论，双交叉限幅对加热炉温度的控制优于其它的控制方案。双交叉限幅的炉温控制系统使煤气流量和空气流量相互限制，既防止了燃烧中冒黑烟，也防止了空气过剩，达到控制加热炉温度，提高煤气燃烧率，避免环境污染等目的。 关键词：加热炉；单交叉限幅控制；双交叉限幅控制；MATLAB仿真

Temperature Control of Heating Furnace System Design and Simulink Study Abstract In the enterprises where producing iron and steel, in order to heat up billet to the technological requirements of rolling, the temperature inside the furnace must be controlled effectively so that it remains in a specific range. Maintaining the temperature needs the stable burning of fuel inside the furnace. Furnace combustion process is a non-linear process which is subject to the random interference, great inertia and the pure time delay. The design for the furnace combustion control system is mainly on the control of a single-loop control programme, the ratio of cascade control system, control system limiting unilateral, bilateral limiting control system, and analyses each of the control programme on theory. Using MATLAB software makes a more comprehensive simulation and performance analysis on the temperature control system. Through analysis and comparison we can conclude that bilateral limiting control system is superior to others in the furnace temperature control. The temperature control system of bilateral limiting control system makes gas flow and air flow restrict on each other, which not only prevent the burning of black smoke, but also prevent the excess air, to reach the purposes of controlling the furnace temperature, enhancing the rate of combustion gas and avoiding pollution and others. Key words: furnace; single-limiting control; bilateral-limiting control; MA TLAB Simulation

冶金沸腾焙烧炉温度控制系统的设计解析

课程设计（论文） 题目：冶金沸腾焙烧炉温度控制系统的设计

摘要 本设计是冶金沸腾焙烧炉温度控制系统的设计，锌精矿的焙烧，直接法制取高级氧化锌,首先是将锌精矿经过焙烧转变成氧化物,然后再经制团、韦氏炉冶炼得到高级氧化锌,焙烧工序是必不可少的第一步沸腾焙烧是目前应用最广泛的焙烧技术,它具有设备简单处理量大、控制容易、气一固间热质交换迅速、层内温度均匀、质量稳定、易于自动化等一系列优点。 考虑到鼓风量及其压力、炉膛压力、排烟量、循环冷却水量等的外界干扰。从生产工艺出发，合理选择调节阀的气开气关方式，确保设备和人员的安全。 本设计选择温度传感器、压力变送器、温度变送器、温度控制器、压力控制器和执行器构成串级控制系统实现对沸腾焙烧炉温度的控制，串级控制系统的主回路是定制控制系统，副回路是随动控制系统，通过他们的协调工作，使主参数能够准确的控制在工艺规定的范围之内。 关键词：温度控制；串级控制；变送器；炉膛压力；

目录 第1章绪论 (1) 第2章系统方案论证 (2) 2.1任务分析 (2) 2.2方案选择 (2) 第3章仪表选择 (4) 3.1变送器的选择 (4) 3.2控制器选型 (6) 3.3执行器的选择 (8) 第4章系统控制算法 (10) 4.1控制规律选择 (10) 4.2气开气关选择 (10) 4.3调节器正负作用选择 (10) 第5章仿真 (11) 第6章课程设计总结 (15) 参考文献 (16)

第1章绪论 沸腾焙烧炉是湿法炼锌过程中的重要环节，当今世界随着湿法炼锌技术的不断发展，生产规模的不断大型化，要求沸腾焙烧炉的技术也不断的发展，沸腾焙烧炉在湿法炼锌中占有重要地位，沸腾焙烧的基础是固体流态化，用沸腾焙烧炉焙烧锌精矿，炉内热容量大且均匀，温差小，颗粒与空气接触表面积大，反应速度快，强度高，传热传质效率高，这些都使焙烧过程大大强化，产品质量稳定，生产效率高，设备与操作便于实现生产连续化和自动化等一系列优点，各国都很重视此项技术，因此得到了广泛应用。 沸腾焙烧1944年开始用于硫铁矿的焙烧，1952年引入湿法炼锌工业。现在在我国湿法炼锌技术已经得到了很大的发展，1992年西北冶炼厂从日本引进了一台世界第二亚洲第一的沸腾焙烧炉，此台沸腾焙烧炉的投产运行使得我国沸腾焙烧技术跨入了世界先进行列。在消化此项引进技术基础上，中国有色工程设计研究总院于2002年为云南驰宏锌锗股份有限公司设计了第四台沸腾焙烧炉，2005年正式投料，现已进入正常运行生产。 本设计根据沸腾焙烧炉系统的主要设计工艺特点、技术性能、装备选型与生产实践的情况进行设计。

管式加热炉温度控制系统设计

管式加热炉温度控制系统设计 首先，管式加热炉温度控制系统设计的目标是实现加热炉的稳定温度 控制，并对温度进行监测和记录。该系统的主要组成部分包括温度传感器、控制器、执行机构和人机界面。 温度传感器用于感测管式加热炉内的温度，并将感测到的温度信号传 递给控制器。常用的温度传感器有热电偶、热敏电阻和红外线测温仪。在 选择温度传感器时，需要考虑其温度范围、精度和可靠性。 控制器是管式加热炉温度控制系统的核心部分，主要用于对加热炉内 的温度进行控制和调节。常用的控制器有PID控制器和模糊控制器。PID 控制器通过根据当前温度与设定温度之间的差异来调整控制信号的大小， 从而实现温度的精确控制。而模糊控制器则根据系统的模糊特性来进行控制，可以提高控制系统的鲁棒性和适应性。 执行机构是根据控制信号来调节加热炉的加热功率的组成部分，常见 的执行机构有电阻器、电磁阀和调压阀等。执行机构根据控制器的输出， 控制燃烧器的开启和关闭，从而控制温度的升降。 人机界面用于人机交互，实现对温度控制系统的监控和操作。人机界 面一般包括显示屏、按钮和报警灯等。显示屏可以显示当前的温度信息和 设定的温度值，按钮可以用于设置和修改设定温度，报警灯可以用于提示 温度过高或过低等异常情况。 为了实现管式加热炉温度控制系统的可靠性和安全性，还需要考虑以 下几个方面： 1.确保控制器的精度和稳定性，选择高性能的控制器，并采用合适的 控制算法进行温度控制。

2.选择合适的执行机构，确保其能够精确控制加热炉的加热功率，并 具备高可靠性和耐久性。 3.对温度传感器进行定期检测和校准，确保温度测量的准确性。 4.设计合理的安全保护装置，如超温报警和紧急停机装置，用于保护 管式加热炉和降低事故发生的风险。 综上所述，管式加热炉温度控制系统的设计需要综合考虑温度传感器、控制器、执行机构和人机界面等多个方面的因素。通过合理选择和配置这 些组成部分，可以实现对管式加热炉温度的精确控制和安全运行。

锅炉温度控制系统设计设计

锅炉温度控制系统设计设计 首先，锅炉温度控制系统主要由以下几个组成部分构成： 1.温度传感器：温度传感器用于测量锅炉的温度，常见的温度传感器 有热电偶和热电阻。在设计过程中，需要选择适合锅炉工况的温度传感器，确保测量准确和稳定。 2.控制器：控制器是锅炉温度控制系统的核心部件，负责接收温度传 感器的信号，并对锅炉进行控制。常见的控制器有PID控制器和模糊控制器。在设计阶段，需要根据锅炉的特性选择合适的控制器类型，并设置好 控制参数。 3.执行器：执行器用于根据控制器的输出调整锅炉的工作参数，常见 的执行器有电动阀门和调节阀。在设计过程中，需要选择合适的执行器类型，并确保其能够快速准确地响应控制信号。 接下来，我将详细介绍锅炉温度控制系统的设计步骤： 1.确定控制策略：在锅炉温度控制系统中，一般采用PID控制策略。PID控制器通过测量偏差、积分偏差和微分偏差来产生控制信号，实现温 度的精确控制。在设计过程中，需要根据锅炉的特性和工况选择合适的 PID控制策略，并调整控制器的参数。 2.调整控制参数：控制参数的调整直接影响到锅炉温度控制系统的性能。一般来说，可以采用试-误法、频率响应法等方法进行参数调整。在 调整过程中，需要注意控制器的稳定性和控制精度，并根据实际情况进行 优化。

4.设计安全保护功能：锅炉温度控制系统中需要设计安全保护功能，以确保锅炉在异常情况下能够及时停机，避免事故的发生。常见的保护功能有过温保护、燃烧器故障保护等。在设计过程中，需要充分考虑锅炉的安全性和可靠性，确保系统能够在任何情况下保持稳定运行。 5.进行系统整合和调试：在设计完成后，需要对锅炉温度控制系统进行整合和调试。首先，要保证各个组成部分的正确安装和连接，确保信号传递的可靠性。然后，根据实际情况进行系统调试和优化，确保系统能够满足设计要求和运行需求。 最后，需要对锅炉温度控制系统进行定期维护和检修，以确保系统的长期稳定运行。在维护和检修过程中，要注意对传感器、控制器和执行器的清洁和校准。同时，还要进行系统的性能测试和记录，以及及时修复和替换设备的故障部件。 总之，锅炉温度控制系统设计是一项复杂的工程任务，需要充分考虑锅炉的特性和工况，并选择合适的组件和参数。通过严谨的设计和调试，可以实现锅炉温度的高效控制，确保锅炉的安全和可靠运行。

加热炉过程自动控制系统的设计

加热炉过程自动控制系统的设计 以下是一个加热炉过程自动控制系统的设计方案，详细描述了系统的 组成、工作原理及控制策略： 一、系统组成： 1.传感器：用于检测加热炉的温度、湿度、压力、流量等参数。 2.执行器：负责控制加热炉的加热功率、燃料供给、风量等。 3.控制器：根据传感器信号，通过计算和判断，产生相应的控制命令，控制执行器的动作。 4.人机界面：提供对加热炉过程的监控、设置和操作功能，使操作员 能够方便地对加热炉进行调试和控制。 二、工作原理： 1.传感器采集加热炉的各项参数，并将数据传输给控制器。 2.控制器根据传感器数据进行计算和分析，将所需的控制命令传输给 执行器。 3.执行器根据控制命令控制相应设备的动作，如调节加热功率、燃料 供给量、风量等。 4.执行器调整加热炉的工作状态，使其达到预定的温度、湿度、压力、流量等参数。 5.人机界面可以通过可视化界面显示加热炉的运行状态和参数，操作 员可以通过界面进行参数设置和调整。

三、控制策略： 1.温度控制：根据加热炉的加热需求，设置温度控制器的目标温度， 并通过加热功率的控制来调节温度，使其尽量趋近目标温度。 2.湿度控制：根据加热炉的加热需求，设置湿度控制器的目标湿度， 并通过蒸汽量或喷雾量的控制来调节湿度，使其尽量趋近目标湿度。 3.压力控制：根据加热炉的加热需求，设置压力控制器的目标压力， 并通过调节燃料供给量和风量的控制来调节压力，使其尽量趋近目标压力。 4.流量控制：根据加热炉的加热需求，设置流量控制器的目标流量， 并通过调节燃料供给量和风量的控制来调节流量，使其尽量趋近目标流量。 5.故障诊断与安全保护：系统可以检测加热炉的异常状态和故障情况，并进行相应的故障诊断和安全保护措施，如当温度超过安全范围时，自动 切断燃料供给等。

课程设计报告论文-基于PLC的电加热炉温度控制系统设计

第一章绪论 1.1选题背景及意义 加热炉是利用电能来产生蒸汽或热水的装置。因为其效率高、无污染、自动化程度高，稳定性好的优点，冶金、机械、化工等各类工业生产过程中广泛使用电加热炉对温度进展控制。而传统的加热炉普遍采用继电器控制。由于继电器控制系统中，线路庞杂，故障查找和排除都相对困难，而且花费大量时间，影响工业生产。随着计算机技术的开展，传统继电器控制系统势必被PLC所取代。二十世纪七十年代后期，伴随着微电子技术和计算机技术的快速开展，也使得PLC 具有了计算机的功能，成为了一种以电子计算机为核心的工业控制装置，在温度控制领域可以让控制系统变得更高效，稳定且维护方便。 在过去的几十年里至今，PID控制已在工业控制中得到了广泛的应用。在工业自动化的三大支柱〔PLC、工业机器人、CAD/CAM〕中位居第一。由于其原理简单、使用方便、适应能力强，在工业过程控制中95%甚至以上的控制回路都采用了PID构造。虽然后来也出现了很多不同新的算法，但PID仍旧是最普遍的规律。 1.2国内外研究现状及开展趋势 一些先进国家在二十世纪七十年代后期到八十年代初期就开场研发电热锅炉，中国到八十年代中期才开场起步，对电加热炉的生产过程进展计算机控制的研究。直到九十年代中期，不少企业才开场应用计算机控制的连续加热炉，可以说开展缓慢，而且对于国内的温度控制器，总体开展水平仍不高，不少企业还相当落后。与欧美、日本，德国等先进国家相比，其差距较大。目前我国的产品主要以"点位〞控制和常规PID为主，只能处理一些简单的温度控制。对于一些过程复杂的，时变温度系统的场合往往束手无策。而相对于一些技术领先的国家，他们生产出了一批能够适应于大惯性、大滞后、过程复杂，参数时变的温度控制系统。并且普遍采用自适应控制、模糊控制及计算机技术。 近年来，伴随着科学技术的不断快速开展，计算机技术的进步和检测设备及

基于大林算法的电加热炉温度控制系统设计.

基于大林算法的电加热炉温度控制系统设计. 电加热炉是一种用于加热加工材料、提高材料温度的设备，是冶金、化工、机械等领域常用的加热设备。电加热炉的温度控制系统的设计是保证加热炉稳定运行的关键。在本文中，我们将基于大林算法设计电加热炉温度控制系统。 1. 大林算法简介 大林算法是一种基于神经网络的优化算法，它通过自适应学习的方式来实现非线性函数优化。它的基本思想是将问题转化为一组神经网络模型，然后通过自适应学习来不断优化这个模型，直到达到最优解。大林算法的核心是自适应学习函数。 电加热炉温度控制系统的设计包括硬件和软件两个部分。硬件主要包括温度传感器、控制器、执行机构等组成，软件主要包括控制算法、数据处理与通信等部分。在本文中，我们将重点讨论软件部分的设计。 2.1 环境参数检测 在温度控制系统中，环境参数的检测非常重要。环境参数包括加热炉内部温度、加热炉外部环境温度等参数。我们需要通过传感器来检测这些参数，并将数据传输给控制算法进行处理。 2.2 控制算法选择 在温度控制系统中，控制算法的选择是非常重要的，不同的算法有着不同的特点和适用场景。在这里，我们将采用大林算法。 2.3 大林算法的实现 2.3.1 神经网络模型的设计 大林算法的核心是神经网络模型，我们需要设计一个适合于电加热炉温度控制的神经网络模型。 神经网络模型的输入主要包括环境参数和控制器采集到的数据。环境参数包括加热炉内部温度、加热炉外部环境温度等。控制器采集到的数据包括加热炉内部温度、控制器输出电压等。神经网络模型的输出为控制器的输出电压。我们可以根据输入和输出建立一个适合于电加热炉温度控制的神经网络模型。 2.3.2 自适应学习函数设计 2.4 控制器设计

过程控制系统报告书加热炉温度控制系统设计

控制科学与工程学院 《过程控制系统》综合课程设计 设计报告 题目：加热炉温度控制系统设计 班级： 姓名：学号： 指导老师： 202 年月日

目录 一、课程设计题目及要求 (3) 二、被控过程的数学模型号 (4) 2.1 被控对象数学模型构造 (4) 2.2 被控对象数学模型求解 (5) 三、控制系统设计与仿真 (5) 3.1 控制系统方案设计 (5) 3.2 控制系统硬件选择 (6) 1.测量变送装置 (6) 2. 执行器选择 (7) 3. 控制规律.......................................................... 3.3 参数整定及仿真 (8) 1.MATLAB 系统仿真 (8) 2. 参数整定 (8)

一、加热炉温度控制系统设计 设计任务： 控制系统，测取温度对象的过程为：当系统稳定时，在温度 试根据实验数据设计一个超调量25%p δ≤的无差控制系统。具体要求如下： （1） 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型； （2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择 等）； （3） 根据设计方案选择相应的控制仪表； （4） 对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。 采用 MATLAB 仿真；所有仿真，都需要做出以下结果： （1） 超调量 （2） 峰值时间 （3） 过渡过程时间 （4） 余差 （5） 第一个波峰值 （6） 第二个波峰值 （7） 衰减比 （8） 衰减率 （9） 振荡频率 （10）全部 P 、I 、D 的参数 （11）PID 的模型 二、被控过程的数学模型 2.1 被控对象数学模型构造 )0()y()0()()(y o y y t y t -∞-=

加热炉温度控制系统设计

过程控制系统课程设计 设计题目加热炉温度控制系统 学生姓名_________________________ 专业班级自动化____________________ 学号____________________________ 指导老师_________________________ 201年12月31日 目录 第1章设计的目的和意义 (2) 第2章控制系统工艺流程及控制要求 (2) 2.1生产工艺介绍

2.2控制要求 第3章总体设计方案 (3) 3.1系统控制方案 3.2系统结构和控制流程图 第4章控制系统设计 (5) 4.1系统控制参数确定 4.2PID调节器设计 第5章控制仪表的选型和配置 (7) 5.1检测元件 5.2变送器 5.3调节器 5.4执行器 第6章系统控制接线图 (13) 第7章元件清单 (13) 第8章收获和体会 (14) 参考文献 第1章设计的目的和意义 电加热炉被广泛应用于工业生产和科学研究中。由于这类对象使用方便，可以通过调节输出功率来控制温度，进而得到较好的控制性能，故在冶金、机械、化工等领域中得到了广泛的应用。

在一些工业过程控制中，工业加热炉是关键部件,炉温控制精度及其工作稳定 性已成为产品质量的决定性因素。对于工业控制过程,PID调节器具有原理简单、 使用方便、稳定可靠、无静差等优点，因此在控制理论和技术飞跃发展的今天，它在工业控制领域仍具有强大的生命力。 在产品的工艺加工过程中，温度有时对产品质量的影响很大，温度检测和控制是十分重要的，这就需要对加热介质的温度进行连续的测量和控制。 在冶金工业中，加热炉内的温度控制直接关系到所冶炼金属的产品质量的好坏，温度控制不好，将给企业带来不可弥补的损失。为此，可靠的温度的监控在工业中是十分必要的。 这里，给出了一种简单的温度控制系统的实现方案。 第2章控制系统工艺流程及控制要求 2.1生产工艺介绍 加热炉是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的 高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程 的热源。随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。 加热炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的加热炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。 本加热炉环节中，燃料与空气按照一定比例送入加热炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给物料。物料被加热后，温度达到生产要求后，进入下一个工艺环节。 加热炉设备主要工艺流程图如图2-1所示。

炉温的单闭环控制系统的设计

过程控制系统课程设计设计题目：炉温的单闭环控制系统的设计

摘要 温度是工业对象中一种重要的参数，特别在冶金、化工、机械各类工业中，广泛使用各种加热炉、热处理炉和反应炉等。由于炉子的种类不同，因此所采用的加热方法及燃料也不同，如煤气、天然气、油和电等。但是就其控制系统本身的动态特性来说，基本上属于一阶纯滞后环节，因而在控制算法上亦基本相同。 随着社会的发展，在生活和工业中已经广泛的使用温度控制，而现代化炉温控制已经开始自动化PID控制时代了。控制炉温恒定是满足生产、提高效率和节能减耗的关键技术，其具有很多优势，能够进一步提高控制精度，同时使得加热时间大大降低，不短提高能源的利用，因此也是越来越受到重视。为了更好的确保加热炉的安全运行，因此加强炉温控制系统的设计与实现的研究非常有必要。基于此本文分析了基于PID算法的炉温控制系统的设计与实现。 关键词：比例；积分；微分；炉温控制

目录 摘要 .............................................................................................................................................. I 一、概述 (1) 二、课程设计任务及要求 (2) 2.1 设计任务 (2) 2.2 设计要求 (2) 三、理论设计 (3) 3.1方案论证 (3) 3.2 系统设计 (3) 3.3炉温控制系统硬件工作原理 (6) 3.3.1前向通道工作过程 (6) 3.3.2 反馈通道工作过程 (6) 四、系统设计 (7) 4.1 PID算法设计 (7) 4.2软件设计 (9) 4.2.1 画面的制作 (9) 4.2.2 建立数据词典 (10) 4.2.3 建立动画连接 (11) 五、调试过程与结果 (12) 5.1 调解P参数 (12) 5.2 调节I参数 (13) 5.3 调节D参数 (14) 5.4 综合调试P、I、D三个参数 (15) 六、实验中所用仪器设备清单 (16) 七、收获与体会 (20)

(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。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式,如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本,提高了生产效率.随着单片微型计算机的功能不断的增强，为先进的控制算法提供的载体，许多高性能的新型机种应运而生。

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 021 158 )(-+= ，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。

炉温控制系统

鉴于单片机的水温控制系统 目录 纲要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 第一章序言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 1.1背景和意⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 1.2内容概括⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 1.3告概括⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 5 第二章要求 2.1要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 2.2原件清⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 第三章系方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 3.1系的要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 3.2系的控制部分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 3.3系的控制方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 第四章系硬件路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 4.1STC12C5A60S2最小系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 4.2DS18B20感器路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 4.3矩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10

4.4数管示模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11 4.5蜂器警路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12 第五章系方法和果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13 第六章⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13附A系程序代2/24

【纲要】 温度是工业控制对象主要的参数之一，怎样准备而稳固的控制恒温在一些领域是 十分重要的，因为遇到被控对象的特征的影响，使得控制系统难以被控制，因此设计 一个高性能的温度控制系统是特别有价值的。本系统采纳STC89C52单片机为控制单元， 以PID控制算法为控制方法并用LABVIEW设计上位机及时监测温度。硬件电路包含矩阵键盘、1602液晶显示、蜂鸣器报警电路等。该系统经过试考证明能够正确控制水温，偏差在+-1℃，并可设计所需的恒温。 【重点字】单片机STC89C52、PID、恒温 第一章序言 1.1课题背景和意义 在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、流量和流速都是常用的主要控制 参数。比如在冶金工业、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，人们都需要对各种加热炉、锅炉进行恒温控制。采纳单片机进行控制有控 制方便、灵巧性强、电路简单等诸多长处。当前温度控制系统在各行各业固然已经应 用的相当宽泛，但从国内生产的温度控制器来讲，整体水平仍旧不高。成熟产品主要 以PID控制器为主，跟着嵌入式技术的迅速发展及在各行各业的宽泛应用，人们对电子产品小型化和智能化的要求愈来愈高，作为高新技术之一的单片机以其体积小、价钱低、靠谱性高、应用范围广和控制的灵巧性等诸多优势获得愈来愈宽泛的应用。 1.2设计内容概括 本次计算机控制课程设计是应用计算机的及时监控和温度丈量技术，采纳单片机、 温度检测电路、温度控制电路等，实现电阻炉炉温的及时监控。 本次设计使用的STC12C5A60S2 系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期 (1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗扰乱的新一代 8051单片机，指令代码完整兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810 专用复位电路,2路PWM,8路高速10 位A/D变换(250K/S),针对电机控制，强扰乱场合。 3/24

炉温控制系统设计

过程控制系统课程设计 作者姓名： 作者学号： 指导教师： 学院名称: 专业名称：

温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足重轻的作用。温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。最为常见的就是工业上使用电阻炉（本课程设计中的电烤箱即为电阻炉）处理和生产工业产品，最基本的要求是要保持炉内温度的恒定，并且在一定的扰动下，炉内的温度经过一定的调节时间能自动恢复正常值，从而保证所生产的产品质量. 本设计基于单回路控制系统和PID控制器,使用计算机、铂电阻Pt100、控制箱、加热炉体和“组态王"软件设计电烤箱的炉温控制系统，使炉内温度基本保持在80℃不变，完成了系统所用到的设备的选型和组装接线，利用“组态王”软件编制上位机监控软件对炉内温度的采集和显示。文中首先介绍了设计的背景和要求，接着对单回路控制系统做了简单的介绍，大致描述了通过组态王编制采集并绘制温度与时间曲线的步骤，并且介绍了整定PID控制器参数的步骤和结果，最终完成了利用单回路控制系统设计基于电烤箱的炉温控制系统，使其炉内温度经过一定的过渡过程始终维持在80℃。 关键词:电烤箱,单回路控制系统，PID控制，“组态王”软件，Pt100热电阻，CD901智能控制仪表，交流固态继电器

摘要 ................................................................................................................................ I 目录 . (1) 第一章引言 (3) 1.1设计目的 (3) 1。2 设计背景及意义 (3) 1。3 设计任务及要求 (4) 第二章单回路控制系统 (5) 2.1 单回路控制系统简介 (5) 2。2 单回路控制系统的设计 (5) 2。2。1 被控变量的选择 (6) 2.2.2 操纵变量(控制参数）的选择 (6) 2.2。3测量变送问题和执行器的选择 (7) 第三章硬件电路设计及原理 (8) 3.1 系统设计 (8) 3。1。1 方案论述 (8) 3.1.2 系统原理图及工作原理 (9) 3。2 智能控制仪表设计 (10) 3。2.1 规格型号说明 (10) 3。2。2 技术数据说明 (11) 3.2.3 工作原理 (11) 3.3温度测量电路设计 (12) 3。3.1 测温原理 (12) 3.3.2 特点 (12) 3.3.3 接线方法 (13) 3。3.4 非线性补偿方法 (14) 3.4 通讯部分硬件设计 (15) 3.5 交流固态继电器硬件设计 (16) 3。5。1 交流固态继电器的原理 (16)

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。 ，

基于PLC的加热炉温度控制系统设计

本科毕业设计（论文）任务书 题目:基于PLC的加热炉温度控制系统设计 原始依据(包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内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。加热炉的温度控制系统具有较大的容量滞后，采用单回路控制往往会出现较大的动态偏差，很难达到好的控制效果，为提高系统对负荷变化较大或其他扰动比较剧烈时的控制质量，采用基于PLC的双闭环温度控制系统来提高加热炉的燃烧效率。 通过本毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力，使学生受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的。 主要内容和要求（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）： 如图1所示的加热炉，它是由温度内胆、夹套、加热器、温度检测变送器组成。 图1加热炉温度系统 加热器采用传统的价格较低的电阻板加热，水系统是加速加热炉温度恒定。通过检测内胆和夹套的温度来控制电阻板两端的电压变化，使炉温达到设定值。

为提高系统对负荷变化较大或其他扰动比较剧烈时的控制质量，采用串级控制方案，主、副控制器采用PID控制算法，手动整定或自整定PID参数，实时计算控制量，控制加热装置，使加热炉温度为80℃左右，并能实时显示当前温度值。 毕业论文中需有与本课题有关的国内外的研究现状，系统总体方案设计，硬件的工程设计与实现， PLC控制程序设计（I/O地址分配，程序流程图），总结。日程安排： 2010.12 -2011.4. 8 认真收集有关资料，完成开题报告 2011.4.9-2011.4.20提出总体方案并进行论证 2011.4.20-2011.5.10论文主体设计 2011.5.11-2011.5.20论文撰写，完成初稿 2011.5.21-2011.5.28程序调试和修改论文 2011.5.29-2011.6. 7 编写设计说明书，准备答辩提纲，进行答辩 主要参考文献和书目： [1] 楼顺天、姚若玉、沈俊霞，MA TLAB7.x程序设计语言，西安电子科技大学出版社，2008 [2] 黄友锐、曲立国，PID控制器参数整定与实现，科学出版社，2010 [4] 卢京潮，自动化控制原理，西北工业大学出版社，2009 [5] 周美兰、周封、王岳宇，PLC电气控制与组态设计，科学出版社，2009 [6 ] 李科，温控系统的智能PID控制算法研究，[硕士论文]，中华科技大学，2006 [7] 吴长胜，基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计，[学士论文]，贵州师范大学，2006 [8] 李世斌、李宏伟，PLC在锅炉控制中的应用、自动化技术与应用，2003年第22卷第1期 [9] 欧祖鸿，基于Wincc和S7-200的温度测控系统，[学士论文]，重庆科技学院，2010 [10] 廖常初，PLC 编程及应用，机械工业出版社，2005 [11] 顾占松、陈铁年，可编程控制器原理与应用，北京国防工业出版社，1996 [12] 王伟、张晶逃、柴天佑，PID参数先进整定方法综述，自动化学报，2000,5（26）347~355 [13] 胡学林，可编程控制器教程，电子工业出版社，2005 [14] 张扬、蔡春伟、孙明健，S7-200PLC原理与应用系统技术，机械工业出版社，2007 [15] Jurgen Muiler、张怀勇，西门子自动化系统实战，人民邮电出版社，2007 指导教师签字：年月日 教研室主任签字：年月日