PID电加热炉温度控制系统简要说明

电加热炉温度控制系统简要说明

1.1系统原理

加热炉是将物料或工件加热的设备。按热源划分有燃料加热炉、电阻加热炉、感应加热炉、微波加热炉等。应用遍及石油、化工、冶金、机械、热处理、表面处理、建材、电子、材料、轻工、日化、制药等诸多行业领域。加热炉按炉温分布，炉膛沿长度方向可分为预热段、加热段和均热段。

单片机的温度控制是数字控制系统的一个应用。本系统所使用的加热炉为电加热炉，炉丝功率为3kw，系统要求炉膛恒温，误差为士2℃,超调量可能小，温度上升较快且有良好的稳定性。

单片机温度控制系统是以AT89C51单片机为控制核心，辅以采样反馈电路，驱动电路，晶闸管主电路对电炉炉温进行控制的微机控制系统。系统的原理框图如图1所示，其基本控制原理为: ：用键盘将温度的设定值送入单片机，启动运行后，通过信号采集电路将温度信号采集到后，送到A/D 转换电路将信号转换成数字量送入单片机系统进行PID 控制运算，将控制量输出，控制电阻炉的加热。

1.2

图1-1 原理框图

1.3文字说明控制方案

给定一个值送到8031控制电路，由8031控制电路产生信号，送到驱动电路，驱动电路驱动晶闸管主电路，主电路控制被控对象，输出所需的温度，最后采集电路把采集来的温度送到8031控制电路，这样就是一个循环。

1.4硬件系统概况

本系统是采用以AT89C51单片机为核心的温度控制系统，通过温度传感器采样实时温度，并通过变送器将温度最终转换为电压信号通过A/D转换器0808将其转换为数字信号，送入单片机与给定值进行比较，通过运用PID算法得出控制结果，送显示并进行控制。总体设计方案见如图1-2所示。

图1-2 系统设计方案图

1.5Protues7软件概况

PROTUES是一种基于标准仿真殷勤SOICE3F5的混合电路仿真工具，既可以仿真模拟电路，又可以仿真数字电路以及数字、模拟混合电路，其最大特色在于能够仿真基于控制器的系统。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译。其程序界面如图5-1所示。

图5-1 Protues7工作界面

PROTUES软件的功能特点介绍如下：

1．原理布图

2．PCB自动或人工布线

3．SPICE电路仿真

革命性的特点：

1．互动的电路仿真。用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。

2．仿真处理器及其外围电路。可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系

统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Protues建立了完备的电子设

计开发环境。

同时它还具有4大功能模块：智能原理图设计（ISIS），完善的电路仿真功能（Prospice），独特的单片机协同仿真功能（VSM），实用的PCB设计平台。

Protues提供了丰富的资源：

1．Protues可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。

2．Protues可提供的仿真仪表资源：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。

3．除了现实存在的仪器外，Protues还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。

4．Protues可提供的调试手段Protues提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。