电加热温度控制方案.
中频加热电源温度控制
中频加热电源温度控制--为中频电源生产和使用单位提供温度控制改造方案国内很多使用中频感应加热电源的单位，绝大多数都没有温度控制，甚至连温度测量都没有，只能看加热功率进行判断，而加热功率并不能直接反映温度的高低，这就造成了生产工艺的不稳定，影响了生产产品的质量。
究其原因，是通常作为测温部件的热电偶，很难在中频电源里使用。
由此，我们利用了红外测温仪远距离非接触测量温度的特点，有效的防止中频磁场的影响，结合中频电源专用的高速温度控制器，对加热工件进行温度控制。
我们已对国内多家使用单位的中频电源进行了设备改造，取得了满意的效果。
这里涉及的关键是：由于中频电源升降温度都非常快，而且没有保温，热惯性很小，需要红外测温仪的响应时间足够快，一般采用100毫秒甚至更快，由于工件均为金属材料，必须选择波长为1-2微米的红外测温仪才能保证测温准确，而温度控制器也需要快速响应，一般采用具有特殊算法的中频电源专用的温度控制器。
本例中：红外测温仪选用B&S公司的ST-100MT，测温范围400-1200度，波长1微米，响应时间为10毫秒。
温度控制器选用具有特殊算法的中频电源专用控制器。
中频电源功率为60KVA,加热工件直径150毫米的管材。
实现功能为：65秒温度升至880度，保温180秒，20秒降至765度，保温100秒，10秒降至常温。
使用了温度控制，稳定了工艺，提高了产品质量，防止过烧，而且通过自动的调节加热功率，有效的节约了电能。
控制部件参数红外测温仪选用B&S公司的ST-100MT，型号和参数型号ST-100MA(400-1200度）ST-100HA（700-1700度）光学分辨率（90%）100：1光谱响应1μm热参数精度（环温：23±5℃）读数的±1%或±2℃，取大者重复性读数的±0.5%或±1℃，取大者探测器热电堆响应时间10ms温度分辨率0.1K发射率0.10～1.09可调，步长0.01（所有型号）电参数输出4-20mA最大环路阻抗750 Ohm电源12～24VDC±10%，100mA通用参数环境要求IP65, IEC529, NEMA 4工作环境温度范围不带冷却套0～60℃带空气冷却套最高120℃带水冷却套最高175℃带热保护套最高315℃尺寸/重量L:180mm; Φ:42mm/120g温度控制器温度控制器为日本MAC3-Y 中频电源专用控制器带有25条曲线可自由设定升温降温保温的温度和时间。
PID电加热炉温度控制系统
PID电加热炉温度控制系统工业炉是指在工业生产中，利用燃料燃烧产生的热量或者将电能转化成热量对工件或者物料进行加热的设备。
按供热方式工业炉分为两大类：一是火焰炉，或称燃料炉，是用各种燃料的燃烧热量在炉内对工件或者物料进行加热；二是电炉，是在炉内将电能转化为热能对工件或物料进行加热。
本文选用电炉作为控制模型。
无论是火焰炉还是电炉，温度控制都是其性能好坏的一个重要指标，是产品质量及安全生产的重要保证。
电炉作为一种加热系统，有着大滞后性、非线性、时变性等特点。
在工业运作过程中有一种最为常见的控制器就是PID控制器，由于其具有操作简单、算法通俗、效果良好等优势，因而在工业领域应用广泛，比如化工行业、轻热工行业、治金机械行业等。
那么何谓PID 控制？简而言之，就是对比例积分及微分控制的合称。
但同时，因PID 控制超调量大，对加热系统这样大滞后、非线性、时变的系统，参数整定值只是具有一定的局域性的优化，不能达到很好的全局控制效果。
因此实际使用中在PID控制器中加入模糊控制，使系统能达到较好的控制效果。
1 系统结构如图1所示，将炉体划分为8个温控区。
图1 炉体温控区划分该热处理工业炉为长8m、宽2m的单炉膛炉加热炉，因为长度较大，所以在控制上将其分为8个温度控制区。
每一个温度控制区设一个加热控制器、两个热电偶传感器、一组电阻丝加热管。
2 系统组成系统由温度传感器、计算机、西门子PLC、电加热器、电热控制器和无纸记录仪等组成。
温度传感器：温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。
西门子PLC：从温度传感器采集到的信号连接到PLC中，通过PLC中的温度控制程序计算输出4～20mA信号控制电加热控制器输出功率。
电加热器：系统加热部件。
电热控制器：通过输入的4～20mA信号，改变输出电加热器功率，从而达到控制温度变化的效果。
系统按炉体结构，划分为8个温度控制区，每一个温度控制区设两组电加热器、两组温度传感器。
电加热器温度的数字PID控制
2013 届本科毕业设计（论文）电加热器温度的数字PID控制The digital PID control of electric heater学院：工学院专业班级：电子信息工程0902班姓名：王阿东学号： 0901********指导教师：赵世强副教授完成时间： 2013年4月10日二〇一三年四月论文题目：电加热器温度的数字PID控制专业：电子信息工程学生：王阿东签名：指导教师：赵世强签名：摘要温度是重要的物理量，温度的测量和控制，在工业生产和科研工作中都非常重要。
本文介绍了一种以STC89C52单片机为检测控制中心的数字式水温自动控制系统。
温度测量部分采用单总线集成温度传感器DS18B20，使系统简单可靠，且易于操作。
温度设置部分采用四个独立按键组成，显示部分采用四位共阴数码管显示，使系统变得简便而高效。
温度控制采用PID数字控制算法，通过计算偏差值来控制光耦合和可控硅的通断，从而控制加热器的加热程度。
实际调试表明，采用PID算法能使温度稳定在设定值附近。
关键词:PID算法；单片机；温度控制；光耦合；可控硅Title: The digital PID control of electric heaterMajor:Electronic information engineeringName:Wang Adong Signature: Supervisor:Zhao Shiqiang Signature:ABSTRACTTemperature is an important physical quantities,The Temperature's measurement and control are very important In industrial production and scientific research work.This article introduces a automatic digital water's temperature control system using the STC89C52 microcontroller as the detect and control center.The temperature measurement part uses the one bus integrated temperature sensorDS18B20 ,which making the system more Simple and reliable,And easy tooperate.Temperature setting part is made up of four separate buttons，and Displaypart adopts four Led Display to display, which made the system easy and efficient.The Temperature is controled by the PID Digital control algorithm.The heater uses the common fast heater which the Ordinary families commonly used.Key words： PID algorithm;MCU;Temperature control;Optocoupler;Silicon controlled目录前言 (1)1硬件系统设计 (2)1.1系统总体框图 (2)1.2单片机系统 (3)1.2.1 单片STC89C52 (3)1.3数字温度传感器DS18B20 (5)1.3.1单线数字温度计DSl8B20 介绍 (4)1.3.2 DSl8B20 工作过程及时序 (5)1.3.3 DS18B20连接图 (5)1.4温度显示部分 (7)1.5 温度设定部分 (7)1.6 光耦器件 (8)1.6.1光电耦合器件简介 (7)1.6.2 光电隔离技术的应用 (7)1.6.3 光耦器件MOC3040 (8)1.7可控硅 (10)1.7.1可控硅简介 (8)2 PID算法 (13)2.1 PID算法简介 (13)2.2 PID算法的程序设计 (15)2.3 PID算法参数整定方法 (16)3软件设计 (19)3.1PID控制流程 (19)3.2系统软件设计总流程图 (20)4结语 (21)参考文献 (23)致谢 (20)附录 (25)西安外事学院本科毕业设计（论文）前言温度控制已成为工业生产、科研领域中很重要的一个环节, 能否成功地将温度控制在需要的范围内关系到整个工作的成败。
大功率电加热器电源与温度控制系统的设计
工作原理电加热器的安全运行和使用寿命与电加热器运行温度的高低有着直接的关系，因此对加热器运行温度的控制和实时监控十分重要。
本系统由温度传感器对加热元件、加热板以及蓄热块上的温度进行采样，所测温度信号经放大和A/D转换后送PLC,利用软件进行数据处理，处理后的数据实时显示，并驱动三相晶闸管调压器以调节加热器温度。
电加热器电源及温控系统技术路线见图1。
1.3技术性能1.3.1电源功能（1）长时运行工作制，电源系统能在各种试验状态下，把负载加热到要求的温度值，并进行恒温控制，同时电源系统供电主回路方案合理，可靠性高，可操作性、可维护性强，操作上的透明度高，安全性要高。
（2）电源系统能给加热器提供一个平滑的连续动态可调的输出电参数，实现带载动态调温功能，避免对加热器造成电动力冲击与温度过冲，实现温度平稳控制。
（3）电源系统具有输出参数控制模式调节功能，能根据实际工况进行最佳运行控制。
即工况良好时，当温度未达到其设定值时，电源应以高功率输出，工况不好时，比如天气潮湿、绝缘值低或长时间未做试验时，能够选择先低电压低功率加热，然后慢慢提高电参数，达到保护加热器与安全运行的目的。
(4)当负载温度达到预设温度时，电源应调节功率输出以维持电热元件恒定在设定温度，同时，在恒温过程中，电热元件避免不断受到交变力的作用，充分保证高温条件下负载的安全运行与使用寿命。
1.3.2电力电子装置(调功器)技术参数电力电子装置采用调压控制模式，试验中根据温度控制要求，调节控制值，达到控制脉冲的调制，从而实现输出电压调节，加热器电功率与负载温度可控的目的。
(1)额定输出功率：第1〜12组，每组功率288kW,12组单独运行, 电阻性负载；(2)调压范围：主回路输入电压的0〜98%；(3)工作制式：具备软启动、软停车功能，避免过大的电流冲击。
1.3.3系统保护功能(1)电源系统主回路具备一次侧雷击过电压保护，浪涌过电压保护，电源侧操作过电压保护，电源侧过电流保护，负载侧过电流保护，电力电子器件关断过电压保护，电力电子器件过热保护以及系统漏电保护。
基于单片机的电加热炉温度控制系统设计
基于单片机的电加热炉温度控制系统设计一、概述电加热炉温度控制系统是一种常见的自动化控制系统。
它通过控制加热元件的加热功率来维持加热炉内的温度，从而实现对加热过程的精确控制。
本文将介绍一种基于单片机的电加热炉温度控制系统的设计。
二、系统设计1. 硬件设计本系统采用单片机作为控制核心，传感器检测加热炉内的温度，并将数据反馈给单片机进行处理。
通过触摸屏交互界面，用户可以设定希望维持的温度值，单片机将控制加热元件的加热功率，以实现温度的稳定控制。
2. 软件设计单片机程序主要分为三个部分：（1）传感器数据采集和处理，通过定时器进行数据的采样，然后通过计算分析实现温度值的读取。
（2）温度控制，设定一个目标温度值后，单片机通过PID算法来控制加热元件的加热功率，保持温度的稳定。
（3）交互界面的设计，实现用户与系统的交互，包括设定目标温度值和实时温度显示等。
三、系统优势相对于传统的手动控制方式，本系统具有以下优势：（1）精度高，通过PID算法，可以实现对温度的精确控制，大大提高了生产效率。
（2）舒适度高，传统的手动控制方式需要人员长时间待在生产车间，而本系统的自动化控制方式，可以让人员远离高温环境。
（3）可靠性高，系统精度高，响应迅速，可以有效减少因为控制失误带来的损失。
四、结论本系统的设计基于单片机实现电加热炉温度的精确控制。
相对于传统的手动控制方式，具有精度高、舒适度高和可靠性高等优势。
在未来的生产过程中，随着物联网的发展，本系统也可以进行联网控制，实现对设备的远程控制和监控，提高设备的效率和安全性。
电加热炉温度控制系统设计
（发布日期：-6-10）电加热炉随着科学技术旳发展和工业生产水平旳提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重旳地位。
对于这样一种具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点旳控制对象，很难用数学措施建立精确旳数学模型，因此用老式旳控制理论和措施很难达到好旳控制效果。
单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制以便简朴和灵活性大等长处，在工业控制系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。
采用单片机进行炉温控制，可以提高控制质量和自动化水平。
1 前言在人类旳生活环境中，温度扮演着极其重要旳角色。
温度是工业生产中常用旳工艺参数之一，任何物理变化和化学反映过程都与温度密切有关，因此温度控制是生产自动化旳重要任务。
对于不同生产状况和工艺规定下旳温度控制，所采用旳加热方式，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，工业发展对与否能掌握温度有着绝对旳联系。
在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%旳工业部门都不得不考虑着温度旳因素。
在现代化旳工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用旳重要被控参数。
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、热解决炉、反映炉和锅炉中旳温度进行检测和控制。
从市场角度看[1]，如果国内旳大中型公司将温度控制系统引入生产，可以减少消耗，控制成本，从而提高生产效率。
嵌入式温度控制系统符合国家提出旳“节能减排”旳要求，符合国家经济发展政策，具有十分广阔旳市场前景。
现今，应用比较成熟旳如电力脱硫设备中，主控制器在主蒸汽温度控制系统中旳应用，已经达到了世界迈进水平。
如今，在微电子行业中。
温度控制系统也越来越重要，如单晶炉、神经网络系统旳控制。
因此。
温度控制系统经济前景非常广泛，国内旳高新精尖行业研究其应用旳意义更是更加重大。
电加热炉温度控制系统设计
电加热炉温度控制系统设计摘要：1.引言电加热炉广泛应用于金属加热、熔化、回火等工艺过程中，其温度控制对产品质量的稳定性和一致性具有重要影响。
因此，设计一套高效可靠的电加热炉温度控制系统对于提高生产效率和节约能源具有重要意义。
2.系统结构设计电加热炉温度控制系统主要由传感器、控制器、执行器和人机界面组成。
传感器用于实时感知电加热炉内部温度变化，控制器根据传感器数据进行温度控制算法的计算，执行器根据控制器输出的控制信号调节电加热炉的供电功率，人机界面用于显示和操作温度控制系统。
3.温度传感器设计温度传感器一般采用热电偶或热电阻器进行测量，其工作原理基于材料的温度和电阻之间的相关性。
在电加热炉温度控制系统中，传感器应具有快速响应、精确稳定的特性，选择合适的传感器材料和安装位置对于准确测量温度值至关重要。
4.控制器设计电加热炉温度控制系统常用的控制器包括PID控制器和模糊控制器。
PID控制器基于比例、积分和微分三个部分的线性组合，能够根据系统的误差进行相应的调节，具有简单可靠的特点。
模糊控制器基于模糊逻辑推理，能够根据模糊规则进行决策，适应性强。
选择合适的控制器取决于电加热炉的温度调节需求和实际使用场景。
5.执行器设计电加热炉的供电功率调节通常通过调整炉内的电阻或使用可调电压/电流源实现。
执行器的设计应考虑到功率调节的精度和响应时间等因素，确保控制系统能够快速准确地调节电加热炉的供电功率，实现温度控制目标。
6.人机界面设计温度控制系统的人机界面一般包括温度显示、参数设置、报警显示和历史数据查询等功能。
界面设计应简洁明了，易于操作，提供必要的温度控制信息和报警提示，方便操作员进行实时监测和调节。
7.系统安全与优化温度控制系统应考虑到系统的安全性和优化性能。
安全性包括对系统故障的检测和处理，例如传感器异常、控制器故障等；优化性能包括对温度变化的快速响应和精确控制，例如减小温度波动、提高温度稳定性等。
8.结论本文基于电加热炉温度控制系统设计原理和方法进行了综合考虑，针对不同的温度控制要求给出了相应的解决方案。
电加热炉温度控制系统设计
电加热炉温度控制系统设计电加热炉是一种广泛应用于工业生产中的设备，用于加热各种材料或工件。
电加热炉的温度控制是保证炉内温度稳定和精确的关键，对于生产质量和设备寿命有重要影响。
本文将介绍电加热炉温度控制系统的设计。
首先，电加热炉温度控制系统的设计需要考虑以下几个方面：1.温度传感器：选择合适的温度传感器用于测量炉内温度，如热电偶或热电阻。
传感器需要能够对温度进行准确测量，并具有较高的可靠性和耐高温性能。
2.控制算法：根据温度传感器的反馈信号，控制算法计算控制信号以调节炉内加热功率。
最常用的控制算法是PID控制算法，它根据温度偏差、偏差变化率和偏差累积进行控制信号计算，以实现温度的稳定控制。
3.控制器：选择合适的控制器用于执行控制算法并输出控制信号。
控制器需要具有快速的计算能力和稳定的控制性能。
常见的控制器类型包括单片机、PLC和工业控制计算机。
4.加热装置：选择合适的加热装置用于向电加热炉提供能量。
常见的加热装置包括电阻丝、电加热器和感应加热器。
加热装置需要能够根据控制信号调节加热功率，并具有可靠的性能。
5.温度控制系统的安全保护：设计温度控制系统需要考虑安全保护措施，以防止温度过高造成设备事故和人身伤害。
常见的安全保护措施包括过温保护、短路保护和漏电保护等。
在电加热炉温度控制系统的设计过程中，需要进行系统建模和参数调节。
系统建模是将电加热炉、加热装置和温度传感器等组成部分抽象为数学模型，以进行控制算法的设计和仿真验证。
参数调节是根据实际工艺要求对控制算法参数进行调整，以达到良好的控制性能。
最后，电加热炉温度控制系统的设计需要考虑实际应用情况和要求。
不同的工艺要求和生产环境可能需要不同的控制精度和性能需求，因此需要根据实际情况进行设计定制。
在总结上述内容后，设计电加热炉温度控制系统需要考虑温度传感器、控制算法、控制器、加热装置和安全保护等方面。
系统建模和参数调节是设计过程中的关键步骤。
根据实际应用情况和要求进行设计定制，以实现温度的稳定和精确控制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三、理论分析——温度位式控制方案
（三）多位控制
三位控制规律特点
当被控变量在某一个
范围内时，执行器可以处 于某一中间位置，以使系 统中物料量或能量的不平
三位控制器特性示意图
衡状态得到缓和，这就构 成了三位式控制规律。
7
（三）三位控制器
高 中 低 总 表1 电炉加热系统三位控制工作情况表 继电器工作情况
项目三
电加热控制系统 集成与调试
模 块 一
电加热温度控制方案
湖州职业技术学院机电工程分院
1
一、作业点评
(一)题目要求
加热炉温度控制系统如图1 所示，根据工艺要求，出现故 障时炉子应当熄火。试说明调 节阀的气开、气关型式，调节 器的正反作用方式，并简述控 制系统的动作过程。
冷介质 加热炉 热介质 燃料
T C
图1
加热炉控制系统图
从实际工艺要求可知：为了在控制阀气源断气时，炉温不继续升高， 以防烧坏炉子，应采用气开阀（断气时关闭），是“正”作用。炉温是随 燃料的增多而升高的，所以炉子也是“正”作用的。所以根据反馈控制原 理，调节器必须为“反”作用，才能当炉温升高时，使阀门关小，炉温下 降。 其工作过程如下：温度↑→温度变送器输出↑→调节器输出↓→调节 阀开度↓→燃料输出↓→温度↓。
“变周期过零调功型”触发方式的工作波形
12
4、三种控制模式的性能对比
三种控制模式各有优缺点，变周期过零调功方式，对 电网无干扰，能提高电网功率因数，节能效果明显，所以 越来越被广泛采用。
可控硅三种控制模式的工作波形
13
4、三种控制模式的性能对比
14
五、小结，学生课后自学布置
1、小结
通过本次课学习，在能力应达到： 1）熟悉位式控制规律与性能特点，能根据工艺特点与 要求，用双位式和三位式控制器组成合理的温度控制系统。 2）明确可控硅电力控制器的工作原理与性能特点，能 根据工艺特点与要求，用可控硅电力控制器等自动化仪表 组成合理地温度定值控制系统。
0 U
负载波形
t
0
控制角 导通角
t
“调压型”触发方式的工作波形
10
可控硅的不同触发方式
2、“定周期过零调功型”触发方式
在一个较长的固定周期内通过触发电路控制导通周波的 个数和关断周波个数的比值（又称为占空比或时间比例） 来控制负载功率的平均值。
电源波形
U 0
T
100T 2S t
U
触发脉冲
T
2T t
－ ＋
指针位置 J1 J2
220V～ 闭合 闭合
J1
乙
甲
J2
断开
闭合
断开 220V～
断开
在加热炉中，采用XCT型动圈式三位指示调节仪 进行温度的三位控制。
8
四、温度控制方案的改进
基于可控硅电力控制器的温度控制系统可用下图表示，其基 本原理是：温度传感器检测水温，并以电信号方式传送给温度控 制器，温度控制器则与给定值比较后得到偏差e，经运算后得到控 制值输出给可控硅电力控制器，并由它去控制串在主回路中的可 控硅（晶闸管）模组，改变主回路中电压的导通与关断，由此达 到调节电功率的目的。
0 U
负载波形
0
T
过零时导通
2T
100T 2S t
“定周期过零调功型”触发方式的工作波形
11
可控硅的不同触发方式
3、“变周期过零调功型”触发方式
“变周期过零调功型”触发方式是从“定周期过零调功 型”触发方式演变而来的。即在满足“过零触发”和“输 入信号和占空比的关系”两个前提条件下，尽可能缩短控 制周期，从而减小测量仪表的抖动，并提高控温的精度
5
带中间区的双位控制过程
三、理论分析——温度 位式控制方案
双位控制的特点及应用
双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因 此应用很普遍。常见的双位控制器有带电触点的压力 表、带电触点的水银温度计、双金属片温度计、动圈 式双位批示调节仪等。在工业生产中，如对控制质量 要求不高，且允许进行位式控制时，可采用双位控制 器构成双位控制系统。如空气压缩机贮罐的压力控制 ，恒温箱、电烘箱、管式加热炉的温度控制等就常采 用双位控制系统。
调节器
PID调节 给定值
温度 传感器 可控硅电 力控制器
9
可控硅的不同触发方式
1、“调压型”触发方式
U
“调压型”触发方式，也称 为“移相型”触发方式，即在 交流电的半个周期（正半周期
电源波形
0 U触发脉冲源自t或负半周期）内通过控制（移 动）触发脉冲的相位，来调整 “导通时间”（又称导通角） 和关断时间（又称控制角）的 比例来达到改变输出电压平均 值的目的，输出的连续性比较 好，被控参数比较稳定
3
三、理论分析——温度 位式控制方案
（一）双位控制
当e>0或e<0时
e<0或e>0时
u u max
u
开位 J
u u min
e
关位
理想的双位控制特性图
4
双位控制示例
三、理论分析——温度 位式控制方案
（二）具有中间区的双位控制 P
u
开 t
0
e
T th
关
TO tL T t
带中间区的双位控制规律
2、作业布置
（1）请简单说明电接点水银温度计、双金属温度计的结 构原理及测量方法？ （2）请查询二个不同生产厂家的可控硅电力控制器产品， 并简单说明其使用方法。
15
2
二、加热控制的意义
从本次课开始我们将讨论温度 控制问题。温度控制在工业生产中 具有极广泛的应用，根据加热介质 的不同，大致可分为二类：一是燃 烧加热方式，另一种是电加热方式。 后者由于使用安全、效率较高、环 保节能、控制方便等优越性，越来 越受到重视与应用。因此我们将以 电加热模拟锅炉恒温控制系统的集 成与调试技术，以使大家对温度控 制技术有一基本认识，并学会应用。