热处理加热炉某电气控制系统设计
加热炉温度控制系统设计
加热炉温度控制系统设计一、引言加热炉是一种常见的工业设备，用于将物体加热至一定温度。
在许多工业过程中，加热炉的温度控制至关重要，它直接影响到产品的质量和生产效率。
因此，设计一个稳定可靠的温度控制系统对于提高工业生产的效益十分重要。
本文将介绍一个基于控制理论的加热炉温度控制系统的设计。
二、控制系统设计原理1.温度传感器：温度传感器是测量加热炉内部温度的重要组成部分。
常用的温度传感器包括热电偶和热敏电阻。
传感器将温度信号转换为电信号，并将其发送给控制器。
2.控制器：控制器接收温度传感器发送的信号，并与设定值进行比较。
根据比较结果，控制器将控制信号发送给加热器以调整加热功率。
控制器通常使用PID控制算法，它根据偏差、积分和微分项来计算控制信号。
3.加热器：加热器是加热炉温度控制系统中的执行器。
根据控制信号，加热器可以调整加热功率，从而控制加热炉的温度。
三、温度传感器选择温度传感器的选择对于温度控制系统的性能至关重要。
常见的温度传感器有热电偶和热敏电阻。
在选择传感器时需要考虑以下因素：1.测量范围：根据加热炉的工作温度范围选择合适的传感器。
不同的传感器有不同的工作温度范围。
2.精度：传感器的精度对于控制系统的准确性非常重要。
一般来说，热电偶的精度比热敏电阻高。
3.响应时间：加热炉温度的变化通常需要快速响应。
因此，传感器的响应时间也是一个重要的考虑因素。
四、控制器设计1.控制算法选择：常见的控制算法有比例控制、积分控制和微分控制。
PID控制算法结合了这三种控制算法，被广泛应用于温度控制系统。
2. 参数调节：根据具体的应用场景和系统性能要求，需要对PID控制器进行参数调节。
常见的调节方法有Ziegler-Nichols方法和临时增减法。
3.控制信号输出：控制信号输出给加热器，影响加热功率。
一般来说，控制信号越大，加热功率越高，温度升高的速度越快。
五、系统测试和优化完成控制系统的设计后，需要进行系统测试和优化。
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。
加热炉温度控制系统设计
加热炉温度控制系统设计[摘要] 加热炉温度控制系统广泛应用于冶金、化工、机械等各类工业控制中，并且在国民经济中占有举足轻重地地位，本文介绍了一种基于单片机地加热炉温度控制系统.本系统以单片机A T89C51为核心，由温度检测、变送及转换电路、控制电路、显示电路、键盘电路、报警电路等组成.本系统通过热电偶温度传感器对温度进行实时检测、变送并通过A/D转换电路转换为数字信号送给单片机，单片机对温度数据进行数字处理并进行PID运算计算出控制量，来改变固态继电器地导通和关断地时间，从而改变加热功率实现对温度控制.其中键盘电路可以对温度进行预设；显示电路可以显示当前温度，直观易懂，让人一目了然；当炉内温度过高或过低时，将会进行声光报警.该系统硬件成本低，控温精度较高，可靠性好，抗干扰，具有适合企业大规模生产地产品实用性.[关键词] 加热炉； AT89C51； PID控制；温度控制The Design of The Heating Furnace Temperature Control System[Abstract] The heating furnace temperature control system is widely used in metallurgy, chemical industry, machinery and other kinds of industrial control, and has play a decisive role in the national economy status, this paper introduces a kind of furnace temperature control system based on SCM.The AT89C51 microcontroller system as the core, by the temperature detection, transmission and conversion circuit, control circuit, display circuit, keyboard circuit, alarm circuit. The system through the thermocouple temperature sensor for temperature in real-time detection, transmission and conversion through the A/D is converted to a digital signal to the microcontroller, microcontroller for digital processing of temperature data and PID operations to calculate the control quantity, to change the solid state relay turn-on and turn-off time, thus changing the heating power of the temperature control. The keyboard circuit may be preset temperature。
(毕业设计)-电加热炉控制系统设计
摘要温度是流程工业中极为常见的热工参数，对它的控制也是过程控制的一个重点。
由于加热过程、加热装置特殊结构等具体原因，使得过程对象经常具有大时滞、非线性、难以建立精确数学模型等特点，利用传统的PID控制策略对其进行控制，难以取得理想的控制效果，而应用数字PID控制算法能得到较好的控制效果。
本文主要阐述了一种改进型的加热炉对象及其工艺流程，采用了PLC控制装置设计了控制系统，使加热炉的恒温及点火实现了自动控制，从而使加热炉实现了全自动化的控制。
此种加热炉可广泛应用于铝厂、钢厂等金属冶炼、金属加工行业以及化工行业。
此设计以工业中的电加热炉为原型，以实验室中的电加热炉为实际的被控对象，采用PID控制算法对其温度进行控制。
提出了一种适合电加热炉对象特点的控制算法，并以PLC 为核心，组成电加热炉自适应控制系统，其控制精度，可靠性，稳定性指标均远高于常规仪表组成的系统。
关键词：温度；电加热炉；PLC；控制系统Control System Design of BoilerABSTRACTTemperature is a very popular parameter of pyrology in flow industry，so temperature control is an emphases of process control.Considering some special condition such as heating mechanism and the special structure of heater there are often some features such as long time lag，nonlinearity and difficulties of modeling of targets of process.It's difficult to control very well by traditional PID algorithm，the Digital PID control algorithm can get better control effect.This article described a type of imp roved regenerative heating furnace, which makes the temperature invariable and auto ignition using PLC. It can be available in aluminum and steelmill and other metal industry, which can bring obvious economic and social benefits.The industrial design of the prototype electric oven to laboratory electric furnace of the real object, PID control algorithm for temperature control.The paper presents a target for electric furnace characteristics of control algorithms, and PLC as the core to form the furnace adaptive control system. Control accuracy, reliability and stability indicators are much higher than the system which is consisted of the conventional instrument, thedesign uses PID algorithm to control its temperature.Keyword: Temperature；heating furnace；PLC；control system目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1选题的背景及意义 (1)1.2加热炉控制研究现状 (2)1.3本设计的主要工作及技术路线 (3)1.3.1主要工作 (3)1.3.2本论文的技术路线 (4)第二章控制方案确定 (5)2.1控制对象的数学模型及仿真 (5)2.2 电加热炉控制系统分析: (9)2.3控制系统的控制过程 (11)2.3.1 温度--流量串级控制系统 (11)2.3.2 液位-流量串级控制系统 (11)2.4 控制系统主要特色 (12)第三章PLC 控制系统硬件设计及仪表选型 (14)3.1系统特性分析 (14)3.2 PROFIBUS 现场总线介绍 (14)3.3电加热炉PLC系统结构 (15)3.4 PLC控制系统设计 (16)3.4.1 恒温控制系统 (16)3.4.2 恒压控制系统 (17)第四章控制系统的软件设计 (20)4.1 下位机软件设计 (20)4.1.1Step-7简介 (20)4.1.2下位机软件设计流程图 (22)4.2上位机软件设计 (22)4.2.1Win CC 简介 (23)4.2.2监控系统的设计 (24)第五章仪器仪表的选型 (26)5.1现场仪表的选型 (26)5.1.1控制阀的选型 (26)5.1.2节流装置的计算 (27)5.1.3电气阀门的定位器 (28)5.1.4 压力变送器的选型 (29)5.1.5 压力表的选型 (30)5.1.6流量计的选择 (30)5.1.7 温度变送器的选型 (31)5.1.8浮子液位计的选型 (32)5.2控制室仪表选型 (33)5.2.1PLC的选型 (33)5.2.2 控制柜的选型 (33)5.2.3安全栅的选型 (34)5.2.4供电箱的选型 (34)5.2.5智能调节器的选型 (35)5.3其他仪器的选型 (36)5.3.1水箱的选型 (36)5.3.2水泵的选型 (36)5.3.4接线箱的选型 (37)5.3.5三相调压模块的选型 (37)第六章总结和展望 (38)6.1 设计总结 (38)6.2 课题展望 (39)参考文献（References） (40)致谢 (42)第一章绪论1.1选题的背景及意义我国的电加热锅炉在10多年前问世，由于受到当时电力因素的制约，发展非常缓慢，只有几个非锅炉行业的厂家在生产。
加热炉温度串级控制系统(设计部分)
加热炉温度串级控制系统设计摘要：生产自动控制过程中 ,随着工艺要求 ,安全、经济生产不断提高的情况下 ,简单、常规的控制已不能适应现代化生产。
传统的单回路控制系统很难使系统完全抗干扰。
串级控制系统具备较好的抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量，因此在复杂的过程控制工业中得到了广泛的应用．对串级控制系统的特点和主副回路设计进行了详述，设计了加热炉串级控制系统，并将基于MATLAB的增量式PID算法应用在控制系统中．结合基于计算机控制的PID参数整定方法实现串级控制，控制结果表明系统具有优良的控制精度和稳定性．关键词：串级控制干扰主回路副回路Abstract:Automatic control of production process, with the technical requirements, security, economic production rising cases, simple, conventional control can not meet the modern production. The traditional single-loop control system is difficult to make the system completely anti-interference. Cascade control system with good anti-jamming capability, rapidity, flexibility and quality control, and therefore a complex process control industry has been widely used. Cascade control system of the characteristics and the main and sub-loop design was elaborate, designed cascade control system, furnace, and MATLAB-based incremental PID algorithm is applied in the control system. Combination of computer-based control method to achieve PID parameter tuning cascade control, control results show that the system has excellent control accuracy and stabilityKeywords:Cascade control, interference, the main circuit, the Deputy loop目录1.前言 (2)2、整体方案设计 (3)2.1方案比较 (3)2.2方案论证 (5)2.3方案选择 (5)3、串级控制系统的特点 (6)4. 温度控制系统的分析与设计 (7)4.1控制对象的特性 (7)4.2主回路的设计 (8)4.3副回路的选择 (8)4.4主、副调节器规律的选择 (8)4.5主、副调节器正反作用方式的确定 (8)5、控制器参数的工程整定 (10)6 、MATLAB系统仿真 (10)6.1系统仿真图 (11)6.2副回路的整定 (12)6.3主回路的整定 (13)7.设计总结 (16)【参考文献】 (16)1.前言加热炉是炼油、化工生产中的重要装置之一。
加热炉温度控制系统设计
Key words: PLC，Heating furnace，Temperature control system，Automatic control
目
1 1.1 1.2 2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.3 3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.4 3.5 4 4.1
关键字： PLC，加热炉，温度控制系统，自动控制
中 北 大 学 2017 届 毕 业 设 计 说 明 书
Design of Heating Furnace Temperature Control System
Abstract：Modern industry development is becoming more and more automated, and in the automatic control device of programmable controller is widely used, because it is based on the old relay, control technology, communication technology, computer technology into one, at the same time, compared with the traditional teacher relay control, its ability is stronger, the operation is more simple and convenient, safe and reliable, for the long-term continuous work of modern industry regularly, it will be more suitable for the temperature control. This paper mainly through the overall design of the heating furnace temperature control system, choose the best hardware design, the use of software, program flow chart, ideas, text and other aspects detailed introduces the principle of each module, design and application, with the use of control algorithm and program design. Taking PLC as the core, through the PLC programming the temperature control object, can be conveniently designed to meet the temperature requirements of the control system. The SIEMENS S7-200PLC, and programming language design, with automatic control theory, solve the problem of heating furnace temperature control.
加热反应炉PLC控制系统设计
加热反应炉PLC控制系统设计一、PLC控制系统设计原理PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用的工业自动化控制设备。
它是一种专门用于控制工业过程的全固态电子设备，能够根据输入信号的逻辑关系，进行逻辑运算、定时和计数等，产生相应的输出信号，实现对设备的自动控制。
1.信号输入：将反应炉的各种传感器信号接入PLC，包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等，可以实时监测反应炉的工作状态。
2.信号处理：PLC对输入的传感器信号进行处理和运算，得到相应的控制逻辑。
3.控制输出：根据控制逻辑，PLC通过输出模块控制电机、阀门等执行机构，实现对反应炉的控制。
4.监控显示：PLC通过人机界面，将反应炉的实时数据显示出来，包括温度、压力、流量等参数，方便操作员进行监控和调试。
二、PLC控制系统硬件设计PLC控制系统的硬件设计包括PLC选择、输入输出模块的选择和布置等方面。
1.PLC选择：根据反应炉的控制需求和工作环境要求，选择适合的PLC型号和规格。
一般而言，可以选择功能丰富、稳定可靠的PLC产品，并确保可以满足反应炉控制的需求。
2.输入输出模块的选择和布置：根据反应炉的具体控制需求，选择相应的输入输出模块。
例如，需要温度传感器接口模块、压力传感器接口模块、流量传感器接口模块等。
在布置上，应将各个输入输出模块与相应的传感器和执行机构合理连接，进行布线。
3.电源供应：PLC控制系统的正常运行需要稳定可靠的电源供应。
因此，在硬件设计中，需要考虑到电源的选用和设计，确保PLC系统能够正常供电。
4.信号线路的防护：加热反应炉通常在恶劣的工作环境中，存在较高的温度、湿度和噪声等因素。
为了确保PLC控制系统的稳定性和可靠性，需要对控制信号线路进行合理的防护设计，如使用屏蔽线缆、接地措施等。
三、PLC控制系统软件设计PLC控制系统的软件设计包括PLC编程和人机界面设计。
1.PLC编程：根据反应炉的控制需求，使用相应的编程语言进行PLC程序的编写。
热处理加热炉电气控制系统设计
热处理加热炉电气控制系统设计1. 简介热处理加热炉电气控制系统是加热炉的一个重要组成部分，主要负责加热炉的加热和控制过程。
在热处理加热炉加热和控制过程中，电气系统起着至关重要的作用，能够控制炉温的升降，确保产品质量。
2. 设计要求为了满足加热炉的加热和控制要求，热处理加热炉电气控制系统设计需要考虑以下几个要求：1.加热炉的加热速度和温度控制要求高精度；2.控制系统需要具备稳定性和可靠性，避免因电气控制问题造成安全事故；3.控制系统需要具备良好的可扩展性，以满足日后对加热炉控制的进一步需求。
3. 系统设计3.1 系统组成热处理加热炉电气控制系统主要由以下几个组成部分：1.加热控制器：用于控制加热炉的温度和加热速度；2.电源控制器：用于控制加热炉的电源，确保电气安全；3.信号采集模块：用于采集加热炉的各种数据，向控制器提供反馈。
3.2 设计原则在设计过程中，我们需遵循以下原则：1.系统应该具备高可靠性和稳定性，确保加热炉运行安全；2.系统应该尽可能简单，易于维护和管理；3.系统应该具备可扩展性和灵活性，以满足日后的需求。
3.3 系统配置为了满足系统要求，我们建议采用以下组合，并按如下方式进行配置：1.PLC控制器，可实现高精度的温度和加热速度控制；2.I/O模块，基于数字信号，用于采集和输出数据；3.控制面板，用于人机交互。
其中，人机交互板提供温度设定，模式选择和状态监测功能。
4.调节器，用于控制加热炉中的温度。
4. 系统代码设计系统代码是系统设计的重要组成部分。
在系统设计中，我们需要考虑以下几个方面：4.1 程序结构系统代码可以分成以下几个部分：1.采集数据：用于采集加热炉温度、传感器反馈和其他数据；2.温度控制：控制加热炉的加热速度和温度；3.炉温监测：提供炉温监测功能。
4.2 代码编写为了满足系统要求，在编写代码时，我们需要注意以下几个方面：1.考虑代码的可读性和可维护性；2.确保代码能够实现高精度的温度和加热速度控制；3.注意代码的稳定性和可靠性。
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实用文案
课程设计说明书（2013 /2014 学年第学期）
课程名称：《可编程序控制器》课程设计
题目：热处理加热炉电气控制系统设计
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
设计周数：二周
设计成绩：
2014 年 6 月 27 日
1、课程设计目的
通过对加热炉控制系统的设计，在了解其自动控制的基础上进一步熟悉可编程序控制器梯形图的设计及其开发软件的使用，并通过对PID控制部分的应用加深对PLC处理模拟量过程的了解及其使用方法。
最后把书本知识和实践结合起来，加深对PLC的理解及梯形图编程的掌握。
2、课程设计内容及要求
2.1 设计内容
（1）了解热处理加热炉的结构和工作过程。
（2）逐一明确各路检测信号到PLC的输入通道，包括传感器的原理、连接方法、信号种类、信号调理电路、引入PLC的接线以及PLC中的编址。
（3）逐一明确从PLC到个执行机构的输出通道，包括各执行机构的种类和工作机理，驱动电路的构成，PLC输出信号的种类和地址。
（4）绘制出轧钢机电控系统的原理图，编制I/O地址分配表。
（5）编制PLC的程序，结合实验室现有设备完成系统调试，在实验室手动仿真模型上演示控制过程。
（6）编写课程设计说明书。
说明书要阐明各路输入输出信号的名称、作用、信号处理电路或驱动电路的设计，写明设计过程中的分析、计算、比较和选择，画出程序流程图，并附上源程序。
2.2 技术要求
（1）初始状态：电炉不通电，电机不通电，小车停在炉外SQ3位置（SQ3亮，SQ4灭），炉门关闭（SQ2亮，SQ1灭）。
（2）按下启动按钮，电机M2正转，炉门打开（SQ2灭）。
（3）炉门完全打开（SQ1亮）后，电机M2停转，同时起动M1正转（SQ3灭），运送工件的小车向炉膛内运动。
（4）小车到达炉膛内SQ4位置后（SQ4亮），电机M1停转，同时起动M2反转（SQ1灭）。
（5）当炉门完全关闭后（SQ2）亮，电机M2停转。
（6）解热：给炉膛内的加热电炉丝通入最高电压，工件开始加热。
（7）保温：当工件温度达到设定温度（摄氏度）的95%时，转入保温阶段。
保温阶段采用PID控制，用PLC内置的PID功能实现。
（8）保温12秒钟后，关闭电炉丝停止加热，同时起动电机M2正转，炉门打开（SQ2灭）。
（9）炉门完全打开（SQ1亮）后，电机M2停转，同时起动M1反转(SQ4灭)，运送工件的小车向炉膛外运动。
（10）小车到达SQ3位置后（SQ3亮），电机M1停转，同时起动M2反转（SQ1灭）。
（11）当炉门完全关闭后（SQ2亮），电机M2停转。
3、课程设计正文
3.1硬件设计
3.1.1轧钢机电控系统的原理图
①CPU226接线图
②EM235接线图
③炉门、小车电机控制接线图
3.1.2 I/O地址分配
3.2软件设计
3.2.1程序分析
初始位置，小车位于SQ3位，炉门关闭状态，当按下启动按钮，清零计数器，同时电机M2正转，炉门打开，炉门由SQ2到SQ1位，小车电机M1正转，小车由SQ3到SQ4位，炉门电机M2反转关闭炉门，计数器加一，此时最高电压接通电炉丝给小车内工件加热，并调用EM235模拟量输入输出模块，当炉内温度到达设定值的95%时，断开电炉丝，接通计时器T101，并启动PID控制系统，通过改变模拟量输出来对电炉丝端电压进行调节以维持炉内温度基本不变，达到保温效果，满12秒之后断开PID控制，并关中断，炉门打开至SQ1，小车退出至SQ3，炉门关闭至SQ2，计数器再加一接通，系统复位，同时整个程序结束停机。
3.2.2 程序流程图
结束
3.2.3 程序设计
主程序：
4、课程设计总结
两周的课程设计结束了，课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。
通过自己一步一步的亲手去做，我们学到了很多东西，锻炼了独立思考能力，强化了动手能力。
学会了通过查资料解决自己的问题，在一次次查询中学习巩固了自己的知识并与应用相结合。
培养了自己设计能力，加强了团队合作，稳固了所学知识。
由于自己理论知识水平有限，实践知识和设计经验不足，在设计过程中，也存在很多问题。
很多变量的定义也不准确，在编写过程中也有很多不细心的地方，犯了很多语言上的小错误。
这些都是由于自身知识储备不足造成的，在以后的学习中，还是要多看书多动手。
通过设计过程的锻炼，自己分析问题跟解决问题的能力都得到锻炼和提高。
综合设计的相关知识虽然以前都学习过，但都没有这次实践过程收获得多。
对我而言，知识上的收获固然重要，精神上的丰收更加可喜。
相信这必将会给我平淡的人生添上精彩的一笔。
5．参考文献
[1].可变程序控制器选择、设计与维护/殷洪义主编.-北京：机械工业出版社，2002.11
[2].西门子s7-200 PLC应用100例/杨后川等编著.-北京：电子工业出版社，2010.9
课程设计
评语。