电加热炉温度控制
温度自控电加热炉工作原理
温度自控电加热炉工作原理
温度自控电加热炉是一种通过控制电流和加热时间来维持恒定温度的加热设备。
其工作原理如下：
1. 电源供电：将电加热炉连接到电源上，通过开关打开电流供应。
2. 温度传感器：电加热炉内部配备了温度传感器，用于检测当前炉内的温度。
3. 控制系统：电加热炉配备了一个智能控制系统，根据温度传感器的反馈信号，实时监测和调节炉内温度。
4. 控制信号：控制系统会根据设定的温度值与当前测量值进行比较，生成控制信号。
5. 电流调节：根据控制信号，控制系统会调节电流的大小，通过调整电流的传输量来控制炉内的加热速度。
6. 加热时间控制：控制系统还会根据控制信号，控制加热时间的长短，以实现温度的持续控制。
7. 反馈机制：通过不断监测和调节加热过程中的温度变化，控制系统能够及时调整电流和加热时间，以保持设定的恒定温度。
总结：温度自控电加热炉通过温度传感器、控制系统和电流调节来实现对加热过程的控制，以达到恒定温度的目的。
这种炉
子广泛应用于工业生产中的高温加热过程，提高了生产效率和产品质量。
加热炉温度控制系统工作原理
加热炉温度控制系统工作原理
加热炉温度控制系统的工作原理如下：
1. 传感器：系统中的一个温度传感器负责实时监测加热炉内的温度，并将温度信号转化为电信号。
2. 控制器：控制器接收传感器发送的温度信号，并与设定的目标温度进行比较，确定是否需要调整加热炉的加热功率。
3. 调节器：控制器通过输出信号调整加热炉的加热功率。
如果温度低于设定目标温度，调节器会增加加热功率，反之则会减小加热功率。
4. 加热元件：加热炉内的加热元件，如电热丝或燃烧器，根据调节器输出的信号来增减加热功率。
5. 反馈回路：控制系统通过反馈回路监测实际炉内温度的变化，使温度保持在设定的目标温度范围内。
如果温度偏离目标温度，控制器会调整加热功率来实现温度的稳定控制。
通过不断监测温度、比较设定目标温度、调整加热功率等步骤，加热炉温度控制系统能够有效地控制加热炉的温度，保证产品的加热质量和稳定性。
加热炉温度控制系统
加热炉温度控制系统标题：加热炉温度控制系统摘要：加热炉温度控制系统是一种用于控制加热炉温度的设备。
它通过监测加热炉内的温度并相应地调节加热器的工作状态，以保持加热炉内的温度在设定范围内稳定。
本文将介绍加热炉温度控制系统的原理、组成部分以及工作流程，并探讨其在工业生产中的应用。
关键词：加热炉、温度控制、加热器、工业生产1. 引言加热炉是一种常见的热处理设备，广泛应用于冶金、机械加工和材料研究等领域。
在加热炉的使用过程中，保持加热炉内的温度稳定是非常重要的。
过低的温度会导致加热不充分，影响产品的质量；过高的温度则会造成能源的浪费，甚至导致设备损坏。
因此，开发一种稳定且可靠的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. 温度控制系统的原理温度控制系统通常由温度传感器、控制器和执行器组成。
温度传感器用于实时监测加热炉内的温度变化，将温度信号传输给控制器。
控制器根据设定的温度范围和温度传感器反馈的实时温度，计算出相应的控制信号。
执行器根据控制信号调节加热器的工作状态，从而实现加热炉温度的稳定控制。
3. 温度控制系统的组成部分3.1 温度传感器温度传感器是温度控制系统中的重要组成部分。
常用的温度传感器有热电阻和热电偶两种。
热电阻传感器的工作原理是利用金属电阻随温度变化而发生的电阻变化，通过测量电阻的变化来确定温度。
热电偶传感器则是利用两种不同材料的接触产生的热电势随温差变化而变化，通过测量热电势的变化来确定温度。
3.2 控制器控制器是温度控制系统的核心部件，负责计算控制信号并将其传输给执行器。
控制器根据设定的温度范围和温度传感器反馈的实时温度，做出相应的控制决策。
常见的控制器包括PID控制器和模糊控制器。
PID控制器根据比例、积分和微分三个方面来调节控制信号；模糊控制器则利用模糊逻辑推断得出控制信号。
3.3 执行器执行器根据控制器传输的控制信号调节加热器的工作状态。
常见的执行器包括电动阀和可调电阻。
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。
电加热炉温度控制系统1
摘要在现实生活当中，很多场合需要对温度进行智能控制，日常生活中最常见的要算空调和冰箱了，他们都能根据环境实时情况，结合人为的设定，对温度进行智能控制。
工业生产中的电加热炉温度监控系统和培养基的温度监控系统都是计算机控制系统的典型应用。
通过这次课程设计，我们将自己动手设计一个小型的计算机控制系统，目的在于将理论结合实践以加深我们对课本知识的理解。
本次设计采用单片机89C51及数字式温度传感器、数码管显示温度。
数字式温度传感器将采集到的温度数据送入单片机，单片机将采集到的温度数据与设定值进行比较，若大于设定值，则电热炉关断，若小于设定值，则电热炉继续加热。
对于设定的温度值的改变采用中断方式，当改变温度设定时，检测输入的信号，改变设定值，并在数码管上显示出设定值，此次设计初始设定值为100摄氏度。
关键字：温度自动控制、单片机、数码管目录1设计内容及步骤 (1)1.1设计要求 (1)1.2方案设计 (1)1.3设计思路 (1)2硬件设计 (2)2.1主要硬件介绍 (2)2.1.1单片机 (2)2.1.2温度传感器 (2)2.1.3开关器件 (2)2.2电路设计方法 (3)2.2.1显示部分电路 (3)2.2.2温度检测电路 (4)2.2.3键盘电路 (4)2.2.4电气开关及工作电路 (5)2.2.5整体硬件设计及工作说明 (5)3软件设计 (6)3.1数码管模块 (6)3.2按键中断输入模块 (7)3.3温度检测模块 (8)3.4主程序流程图 (9)4调试和分析 (10)5课程设计心得体会 (12)参考文献 (13)附录1整体电路图......................... 错误!未定义书签。
附录2源程序 (1)1设计内容及步骤1.1设计要求设计一个温度控制系统，并用软件仿真。
功能要求如下：（1）能够利用温度传感器检测环境中的实时温度；（2）能对所要求的温度进行设定；（3）将传感器检测到得实时温度与设定值相比较，当环境中的温度高于或低于所设定的温度时，系统会自动做出相应的动作来改变这一状况，使系统温度始终保持在设定的温度值。
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。
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基于单片机的电加热炉温度控制系统设计
王丽华1郑树展2
（1、天津职业大学，天津300402；2、天津航空机电有限公司，天津300123）
摘要：温度控制是工业对象中主要的控制参数之一，其控制系统本身的动态特性属于一阶纯滞后环节。
以8051单片机为核心，采用温度变送器桥路和固态继电器控温电路，实现对电炉温度的自动控制。
该控制系统具有硬件成本低、控温精度较高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。
关键词：电加热炉控温固态继电器飞升曲线
0引言
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、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。
1电加热炉温度控制系统的硬件设计
电加热炉温度控制系统的硬件由图1所示各部件组成，它以8051单片机为核心，外扩键盘输入和LED显示温度。
电加热炉炉内的实际温度由热电偶测量并转换成毫伏级的电压信号，通过温度变送器桥路实现零点迁移和冷端补偿，经运算放大器7650放大到0～5V，再经过有源低通滤波器滤波后，由A/D转换成数字量。
此数字量经数字滤波、标度转换后，一方面通过LED将炉温显示出来；另一方面，将该温度值与被控温度值进行比较，根据其偏差值的大小，采用PID控制，通过PWM脉冲调宽功率放大器控制SSR固态继电器来控制电加热炉炉丝的导通时间，就可以控制电炉丝的加热功率大小，从而控制电炉的温度及升温速度，使其逐渐趋于给定值且达到平衡。
1.1 热电偶的选取
热电偶是温度测量传感器，对它的选择将直接影响检测误差的大小。
目前多选K型或S 型（镍铬-镍硅）热电偶。
两者相比，K型有较好的温度—热电势的线性度，但它不适宜于长时间在高温区适用；S型有高的精度，但温度—热电势的线性度较差。
A/D转换器
图1中A/D转换芯片采用ADC0809，其转换精度是1/256。
若电加热炉工作温度是256℃，这样在（0～256）℃范围A/D的转换精度为256℃/256＝1℃/bit，即一个数字量表示1℃，这显然不能满足控制精度为±0.5℃要求。
为了提高控制精度，可以选用更高位的A/D转换器，如10位、12位、16位A/D转换器，其控值精度均能满足要求。
然而根据实际需要温度控制情况，也可以通过具有零点迁移和冷端补偿功能的温度变送桥路，缩小测温的范围，如
炉温升到90℃后要求温度维持90℃基本不变，那就可以将测温范围缩小为（0～128）℃、（128～256）℃，从而使理论设计控温精度达到±0.5℃。
1.3 低漂移毫伏放大器
）
图2 低漂移毫伏放大器电路
A1采用性能优良的斩波稳零运算放大器ICL7650，斩波电容C1和C2选用绝缘电阻高的聚脂薄膜电容器，由调零放大器在斩波振荡器和时钟电路控制下轮流为本身的主放大器调零。
D1和D2选用低漏流型的硅开关二极管，起保护ICL7650的作用。
A1输出信号经二阶有源低通滤波器滤波，使信噪比S/N 提高，此有源滤低通滤波器的截止频率约1.5Hz 。
A2的增益为1，A2可选用μA741，A2的输出经A/D 转换器转换成数字信号后读入单片机，然后由软件转换成相应的温度显示值。
1.4 固态继电器控温电路
单片机通过PWM 脉冲调宽功率放大器控制SSR 固态继电器调节电炉丝的功率而达到调节温度的目的。
调功的原理为：设电网连续N 个完整的正弦波为一个控制周期T ，则
式中f ——电网频率，Hz
若在设定的周期T 内控制主回路导通n （n ≤N ）个完整的正弦波，则负载功率为
式中U ——电网电压有效值
R ——负载的有效电阻
因此，只要控制在设定的周器T 内主回路导通的周波数n 的个数，就可调节负载的功率P 。
用Z 型交流固态继电器SSR ，实现零触发交流调功。
SSR 内设光电隔离电路，可减少与电网的相互干扰，这是一种较先进的控制方法。
8051单片机通过内部定时器来组织，经开关量通道输出随时间值变化的PWM 波，并经脉冲调宽功率放大器控制每个调功周期固态继电器导通的电压正弦周波数，从而控制电加热炉的温度。
飞升曲线法实测电加热炉参数
电加热炉是一阶惯性加纯滞后环节，传递函数为： G （s ）=Ke
-τs
/(1+Ts)
式中：K — 放大系数； T — 对象时间常数；
τ — 对象滞后时间
f
N
T =
RN
n
U P 2=
入显示单元缓冲区和调用温度显示程序。
8051从T1中断服务程序返回后即可恢复现场和返回主程序。
见图5所示。
子程序主要有：采样子程序、数字滤波子程序、控制算法子程序、数制转换子程序、显示子程序等。
3 抗干扰措施
（1）为了保证电路性能，电阻全部选用精密电阻，电容选用高阻抗优质电容，并进行筛选配套。
印制电路板的绝缘质量要好，布线安排要合理。
（2）采用屏蔽技术、隔离技术和接地技术。
以金属材料例如铁制作的封闭金属盒具有电磁屏蔽功能，可使屏蔽盒内的电路免受电场、磁场的干扰。
固态继电器内设光电隔离电路，
可以防止强电与弱电共地对单片机的干扰。
将数字地、模拟地分开，最后在电源板一点共地，可有效防止A/D输入对单片机产生的共模干扰。
（3）电桥电源采用专用桥头电源变压器，整流后用大电容滤波，使桥路有一个很稳定的电压。
（4）微机系统应用中供电系统干扰是很重要的。
在交流电源进入处采用隔离变压器，并采用了电源滤波技术。
（5）采用软件滤波法。
4 结束语
本系统以8051单片机为核心，采用零点迁移和固态继电器控温电路，使得硬件成本降低，性能价格比提高。
此系统操作简便、抗干扰能力强、运行可靠，适合中、低温电加热炉的温度控制。
参考文献：
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学报，2004，16(5):35-38.
[责任编辑：蒋敦斌] Design of Temperature Control System of an Electric Heating Furnace Based on Single-Chip Microcomputer
WANG Li-hua1ZHENG Shu-zhan2
(1.Tianjin Professional College, Tianjin 300402 china;
2.Tianjin Aviation Electro Mechanical CO.LTD 300123 China)
Abstract: Temperature control is a major controlling parameter of industrial object, the dynamic characteristics of controlling system itself belongs to first-order pure delay component. Automatic temperature control of the electric furnace is realized by a temperature conversion bridge circuit and a temperature control circuit of solid state relay on the basis of 8051 single-chip microcomputer. This control system has such advantage as low cost, high control accuracy, good
reliability and good resistance to interference.
Key words: electric heating furnace temperature control solid state relay gliding curve
作者简介：王丽华（1978－），女，河北乐亭人，天津职业大学机电学院，助教。
郑树展（1977－），男，河北河间人，天津航空机电有限公司科研所，工程师。