电加热炉温度控制系统设计

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基于PLC的加热炉温控制系统设计

基于PLC的加热炉温控制系统设计

毕业设计(论文)题目:基于PLC的加热炉温控制系统设计学院:电子信息学院专业班级:06自动化(2)指导教师:康涛职称:讲师学生姓名:雷颖倩学号:40604010225摘要在现代工业生产过程中,一些温度等作为被控参数的过程,往往其容量滞后较大,控制要求又较高,若采用单回路控制系统,其控制质量无法满足生产要求。

本文针对锅炉的结构特点以及船机控制能够有效的改善过程的动态特性、提高工作频率、减小等效过程时间常数和加快响应速度等,提出了锅炉温度串级控制的解决方案。

本系统以电加热锅炉为被控对象,以锅炉出口水温为主被控参数,以炉膛内水温为福被控参数,以加热炉电阻丝电压为控制参数,以PLC为控制器,构成锅炉温度控制系统;完成了系统的硬件设计和PLC程序设计。

经过调试,PLC程序实现了数据采集、A/D转换、PID运算和D/A转换等,达到了设计要求。

关键词:锅炉,温度,串级控制,PLC,PIDABSTRACTIn modern industrial production,some course's capacity often lags behind relatively largely,control also expect relatively much regarding temperature,etc,if adopt the controlsystem of single circuit,its quality of control is unable to meet the production requirement.Because the bunches of control can improve the dynamic characteristic of the course effectively,improve operating frequency,reducing the time constant of the equivalent course and accelerating the response speed,etc.This text have proposed one bunch of solutions of control of boiler temperature.This system leaves target of accusing of on boiler with electricity,export water temperature.With boiler for accuse of parameter mainly,regard the burner hearth water temperature as one pair of parameters of accusing of,regard voltage of resistance wire of the heating furnace as the control parameter,regard PLC as the controller, form one bunch of control systems of boiler temperature;Finish the designing of systematic hardware and the program with PLC.Through debugging,PLC procedure has realized the data gathering,A/D changing,PID operation and D/A changing,etc,has reached the designing requirement.KEYWORDS:boiler,temperature,bunches of control,plc,pid前言随着我国国民经济的快速发展,锅炉的使用范围越来越广泛。

加热炉炉温PLC模糊控制系统的设计

加热炉炉温PLC模糊控制系统的设计
糊控制 :L 加 温 模 PC 中 图分 类 号 : 2 3 . TP 7  ̄ 4 文献标志码 : A
De i n o he PLC sg ft Fuz y Co t o se f r Fur c m pe a ur z n r lSy t m o na e Te rt e
Absr t:twa fiul t c e e t e e ie p r s u i g t o v n ina PI c nr lm eh d i he h tng f r a e t ac I s di c t o a hiv h d sr d u po e sn he c n e to l D o to t o n t eai u n c f tmpe au e o to s se e r tr c n r l y tm. Ac o dng o he e ie e t o u a e e c r i t t r qur m ns f f r c tmpe au e o to , a n rt r c n rl PLC ur a e e f n c tmpea u e r t r c n rl y t o to s sem ba e o fz y o to t e r wa d sg e . Ths o to s se s d n u z c nr l h oy s ein d i c n r l y tm h s a boh d a t g s f PLC a d u z t a v n a e o n f z y c n rl whih c n an nt— ne fr to g y, hg sa lt o to , c o t i a i i tree sr n l ih tbii y,f s r s o e a d i p e o r 1 t ly a ci o e o a t e p ns n sm l c nto.I p a s n a t ve r l fr i p o i t e e tn efce c o e tn f na e n m r vng h h ai g f in y f h ai g ur c a d e o mi b ne t f te p a t.The r c ia o e ai r s l i c no c e f o se l l n s i p a tc l p r t on e ut s ws t tt e i t n bewe n a t lv l e a d e p c e aue wa e st a % . ho ha he d v ai t e cua au n x e td v l s ls h n 3 o K e wo ds: e tn u a e;t mp r t e c n rl u z o r l y r h a ig fr c n e e aur o to ;f z y c nto ;PLC

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

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。

电加热炉温度控制系统讲解

电加热炉温度控制系统讲解

设计说明书设计题目电加热炉温度控制系统完成日期2013 年7 月12 日专业班级自动化12本设计者指导教师课程设计成绩评定目录前言 (1)第一章设计方案概述 (2)1.1设计内容 (2)1.2设计方案 (2)第二章硬件部分设计 (2)2.1温度检测电路 (2)2.2单片机连接电路 (3)2.3 LCD显示部分 (4)2.4按键与报警电路 (5)2.5加热控制电路部分 (5)第三章软件部分设计 (6)3.1周期采样程序 (6)3.2数字滤波程序 (6)3.3 PID程序 (7)3.4总程序 (9)心得与体会 (10)参考文献 (11)前言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。

本次设计是电加热炉温度自动控制系统。

该系统利用单片机可以方便地实现对PID参数的选择与设定;实现工业过程中PID控制。

它采用温度传感器热电偶将检测到的实际炉温进行A/D转换,送入计算机中,与设定值比较出偏差。

对偏差按PID规律进行调整,得出对应的控制量来控制固态续电器、调节电炉的加热功率,从而实现对炉温的控制。

利用单片机实现温度智能控制,能自动完成数据采集、处理、转换、并进行PID控制。

在设计中应该注意,采样周期不能太短,否则会使调节过程过于频繁,这样,不但执行机构不能反应,而且计算机的利用率也大为降低;采样周期不能太长,否则会使干扰无法及时消除,使调节品质下降。

第一章设计方案概述1.1 设计内容某工业电炉在对产品进行加工的过程中,炉温从室温上升到1000℃应为30min,然后温度保持到1000℃,其时间为1小时。

最后断电,使电炉自然冷却。

电炉的加热源是热阻丝,利用大功率可控硅控制热阻丝两端所加的电压大小,来改变流经热阻丝的电流,从而改变电炉炉内的温度。

加热炉温度控制系统设计

加热炉温度控制系统设计

Key words: PLC,Heating furnace,Temperature control system,Automatic control

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.

基于SMITH-PID的电阻炉温度控制系统设计

基于SMITH-PID的电阻炉温度控制系统设计

课程设计任务书摘要 (3)第1章课程设计方案 (1)1.1 概述 (1)1.2 系统组成总体结构 (1)第2章硬件设计 (2)2.1器件选择 (2)2.2 控制器 (2)2.3电源部分 (2)2.4输入输出通道设计 (3)2.4.1温度输入电路 (3)2.4.2信号输出电路 (3)第3章软件设计 (5)3.1系统流程图 (5)3.2 PID算法流程图 (6)3.3程序流程图 (7)第4章常规PID控制器设计 (8)4.1 PID概述 (8)4.2数字PID控制器 (8)4.3 PID调节器参数对系统性能的影响 (9)第5章温度控制系统的smith预估控制器设计 (11)5.1史密斯(smith)预估控制 (11)5.2史密斯控制器方案设计 (13)第6章Smith预估补偿控制的Matlab仿真与实验 (16)6.1 Matlab仿真软件的介绍 (16)6.2采用Matlab系统仿真 (16)第7章锅炉夹套水温pid控制系统 (17)7.1 课程设计目的 (17)7.2 被控对象 (17)7.3 检测仪表 (18)7.3 执行机构 (18)7.4 控制原理框图 (19)7.5 实验内容与步骤 (20)第8章组态软件界面、逻辑、代码 (23)8.1 MCGS组态软件 (23)8.2 组态软件设计 (25)第9章数据采集硬件系统构件、连线 (26)9.1数据采集硬件系统构件 (26)9.2硬件系统连线 (26)第10章实验结果曲线及分析 (27)总结 (29)参考文献 (30)现代工业生产过程中,不少工业对象存在着纯滞后时间。

这种纯滞后时间或者是由于物料或能量传输过程中所引起的。

或者是由于对象中多容积所引起的,或者是高阶对象低阶近似后所形成的等效滞后。

在纯滞后过程中,由于过程控制通道中存在纯滞后,使得被控量不能及时反映系统所承受的扰动。

因此这样的过程必然会产生较明显的超调量和需要较长的调节时间,被公认为是较难控制的过程,其难控制程度将随着纯滞后工占整个过程动态时间参数的比例增加而增加。

加热炉的过程控制系统的设计

加热炉的过程控制系统的设计

学校代码:10904学士学位论文加热炉的过程控制系统的设计姓名:江鹏学号:200806130160指导教师:付玲学 士 学 位 论 文加热炉的过程控制系统的设计院系(部所): 机电工程学院 专 业:过程装备与控制工程 完成日期:2012年04月20日姓名:江鹏学号:200806130160 指导教师:付玲院系(部所):机电工程学院专业:过程装备与控制工程完成日期:2012年04月20日摘要加热炉作为钢铁工业轧钢生产线的关键设备和能耗设备,其过程控制水平直接影响到能耗、烧损率、废钢率、产量、质量等指标。

随着现代化技术的迅猛发展,如何采用先进的过程控制技术与设备,提高基础过程控制效果与水平,确保钢坯的加热质量、实现高效节能、减少污染是本文研究的意义所在。

本文对国内外加热炉控制技术的发展和现状进行了综述。

介绍了串级控制系统的构成,实现了加热炉炉温控制、流量控制、炉压控制、煤气总管和空气总管的压力控制等。

实践证明,本系统运行可靠稳定,操作方便,正确调整有关参数就能达到较好的控制效果,具有推广价值。

关键词:加热炉;过程控制;节能AbstractHeating furnace of steel rolling production line in iron and steel industry as the key equipment and energy consumption of equipment, the process control level directly affects the energy consumption, burning rate, scrap rate, yield, quality index. With the development of modern technology, how the use of advanced process control technology and equipment, improve the basic process control effect and level, to ensure that the billet heating quality, achieve high efficiency and energy saving, pollution reduction is the significance of this study.The heating furnace control technology development and the present situation are reviewed. Introduced the cascade control system, realizes the heating furnace temperature control, flow control, furnace pressure control, gas duct and air manifold pressure control.Proved by practice, this system is stable and reliable operation, convenient operation, correctly adjust relevant parameters can achieve better control effect, have promotion value.Key words: heating furnace; process control; energy saving.目录第1章绪论 (1)1.1加热炉的发展和现状 (1)1.2加热炉控制技术发展和应用现状 (2)1.3 课题的意义和本文的主要工作 (4)1.3.1 课题的意义 (4)1.3.2 本文的主要工作 (5)第2章加热炉控制系统的设计 (6)2.1 串级控制系统 (6)2.1.1串级控制简介 (6)2.1.2炉温一燃料量串级控制 (7)2.2流量控制 (9)2.2.1燃料量—空气流量双闭环控制系统 (11)2.2.2燃料量—空气流量双交叉限幅控制 (12)2.3炉压控制 (14)2.3.1加热一段和加热二段炉压自动控制 (14)2.3.2均热段炉压自动控制 (15)2.4煤气总管和空气总管的压力控制以及汽包液位控制 (16)本章小结 (17)第3章总结和展望 (18)参考文献 (19)致谢 (21)第1章绪论加热炉的耗能量在轧钢等生产中占据了很大的比例,大约占所有耗能总值的70%左右,是冶金行业中主要的耗能设备。

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电加热炉温度控制系统设计












电加热炉温度控制系统设计
1. 设计的意义:
在现实生活中间,好多场合需要对温度进行智能控制,平时生活中最常有的要算空调解冰箱了,他们都能依据环境及时状况,联合人为的设定,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育基的温度监控系统都是计
算机控制系统的典型应用。

2. 方案的设计:
要求利用所学过的知识设计一个温度控制系统, 加热炉温度检测,到设定温
度后,进行保温控制. 要想达到技术要求的内容,用到的器件有:单片机、温度
传感器、LCD显示屏、直流电动机等。

此中单片机用作主控制器,控制其余器件
的工作和办理数据;温度传感器用来检测环境中的及时温度,并将检测值送到单片机中进行数值对照;LCD显示屏用来显示温度、时间的数字值;直流电动机用
来表示电加热炉的工作状况,转动表示电加热炉通电加热,停止转动表示电加热炉断电停止加热。

原理图以下列图1:
图1 电加热炉温度控制系统原理图
硬件选择:
1. 单片机
这里采纳AT89C52单片机作为控制系统的办理器。

AT89C52是一种带4K 字节闪存可编程可擦除只读储存器的低电压、高性能CMOS 8位微办理器。

2. 温度传感器
温度传感器有好多种型号,这里我采纳DS18B20温度传感器。

数字温度传感器DS18B20拥有独到的单总线接口方式,支持多节点,使散布式温度传感器设计大为简化。

测温时无需任何外头原件,能够经过数据线直接供电,拥有超低
功耗工作方式。

测温范围为-55 到+125 摄氏度,可直接将温度变换值以16 位二进制数字码的方式串行输出,所以特别合适单线多点温度丈量系统。

因为传输的是串行数据,能够不需要放大器和A/D 变换器,因此这类测温方式大大提升了各
种温度测控系统的靠谱性,降低了成本,减小了体积。

3.开关器件
因为单片机与电动机之间需要用开关器件连结,而且前者用弱电控制,后
者由强电控制,这就特别需要注意安全问题。

于是我想到了在课本中学过
的高性能安全开关器件光电耦合器。

光电耦合器是由一个发光器件和和一
个光电变换器件构成,这里所用的光电耦合器OPTOCOUPLER-NP是N由一个发光二极管和一个光敏晶体管所构成。

当发光二极管发光,就会使得光敏
晶体管导通,继电器通电动作,将开关吸合,电动机回路断开。

电路设计方法:
1.显示部分电路
显示电路截图以下列图所示:
图2 显示部分电路图
这里我采纳LCD1602 液晶显示屏作为系统的显示器件,以下图,
LCD1602采纳标准的16 脚接口,仿真时隐蔽了背光正极和背光负极两个引
脚。

它经过D0-D78 位数据端来与单片机进行数据和指令传输,这里我们将
它与单片机的P0 口连结。

在显示屏上显示的内容包含设定的温度值SET、传感器检测到的环境温
度SA以及时钟,这个时钟是能够调整的,这样方便工作人员在对系统进行
操作时有一个时间观点。

2.温度检测电路
温度传感器与单片机的连结状况以下列图所示。

图3 温度检测电路图
温度传感器18B20 将检测到的环境及时温度进行A/D 变换和放大,然
后串行送入单片机口,便于单片机将此数值与设定的温度值进行比较,然
后先做出相应反响。

在仿真时,我们只好经过按18B20 上的加减按钮来调节及时温度,是一个模拟的过程。

3.键盘电路
键盘电路以下列图所示。

图3 键盘电路图
这里减排设计得比较简单,S0键是切换调整对象的,调整对象包含时、分、温度设定值三项,S1 键是向上加调整对象的值,S2键是向下减调整对象的值,S3 键是翻开和封闭系统自动调理功能的开重点。

4.电气开关及工作电路
电器开关及工作电路以下列图所示。

图电气开关及工作电路图
以下图,光电耦合器 1 脚接电源, 2 脚接单片机脚。

工作过程用以下
三个阶段来描绘:
(1)单片机将温度传感器送入的值与设定值进行比较,若送入值小于
设定值,则脚保持高电平,这样发光二极管不发光,光敏晶体管保持高阻
态,继电器也不会工作,电动机和灯泡保持导通,相当于电炉持续加热,
指示灯亮;
(2)一旦送入值比设定值大,单片机将会控制脚变成低电平,发光二
极管导通发光,光敏晶体管受光照影响导通,既而继电器工作,电磁铁将
单刀双掷开关吸向左端,使电动机和灯泡同时停止工作,这就相当于电炉
断电,停止加热;
(3)电炉短路一段时间后,必定致使炉温降低,而温度传感器DS18B20 在不中断地检测炉温,当检测值低于设定值后,单片机又控制脚恢复高电
平,光电耦合器恢复高阻态,继电器断电,单刀双掷开关被弹回右端,电
动机和灯泡又开始工作,这相当于电炉从头开始加热。

绘制流程图
开始
初始化P1 口,初始化24C64
读出24C64 保留的数据赋于K
LCD初始化
延时500ms启动
时钟准时器0 初始化,DS18B20初始化
按键扫描、温度收集
送入单片机进行温度值比较
送入单片机进行温度值比较
Y
设定值>=收集值
N
将口置0
y Y
设定值<收集值
N
将口置 1
程序设计:
因为整个程序工程量比较大,我采纳模块化设计方法来设计这个程序。

第一定义在后边将会用到的变量,不行能一次定义正确,所以边定义边补
充。

而后编写子函数,包含LCM初始化子函数、显示指定坐标的一个字符
子函数、ds18b20 初始化函数、ds18b20 延缓子函数、读取ds18b20 目前温度子函数、液晶显示子函数、键盘扫描子函数、设定工作模式子函数、按
键加方法函数、按键减方法函数、24C02 读写驱动程序、准时器t0 中止子函数等子程序,最后是主函数。

( 程序略)
调试和仿真结果:
在Keil 软件中编写完程序后,编译生成.Hex 文件,单片机能够履行.Hex 文件。

在Protues 软件中,给单片机加载所生成的.Hex 文件,按下运转按钮,系统开始仿真
由仿真结果能够知道,此次的设计基本成功。

当采样温度低于设定值
的时候,系统不会对电热炉做出相应动作,电热炉保持加热。

一旦采样温
度高于设定值,系统就会做出反响,使电加热炉断电停止加热。

当温度降
下来后,系统又会自动控制电加热炉从头开始加热。

系统的反响速度也是
十分精准的,会在很短的时间内作出相应动作。

此外,因为在电路中加入
了EPROM24C6,4使得该系统拥有掉电保护功能,来电后自动恢复正常工作。

除此以外,该系统还有一个比较适用的小功能—电子钟,这样的话工作人
员能够利用它正确掌握系统已经工作的时间,也就是说能够把它当成一个
准时器来用。

在安全保护方面,该系统也有相当不错的表现,因为使用了
光电耦合器和就电磁继电器,将强电部分和弱电部分充足隔绝,十分安全。

综合以上剖析,该系统的设计十分红功。

3. 设计的总结:
本次课程设计,题目是设计一个电加热炉温度控制系统。

说到电加热炉,我们都比较熟习,在平时生活中我们常常用到,特别是冬季用它来煮火锅。

我们也会发现这样一个问题,一般的电加热炉是没有温度自动控制的,当温度上涨到我们需要的程度时,它仍旧持续加热,这不单会影响到加热成效,还会造成电能的浪费。

那么就有必需设计一种能自动调理炉温的系统,把它应用到平时生活中,
将会给人们带来极大的方便。

因为温度控制系统的控制对象拥有惯性大,连续性的特色。

因此能够归于具有纯滞后的一阶大惯性环节。

一般来说,热过程大多拥有较大的滞后,它对任何信号的响应都会推延一段时间,使输出与输入之间产生相移。

关于这样一些存在大的滞后特征的过渡过程控制。

解决方法能够用PID控制算法调理,能够使控制更为精准。

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