过程控制课程设计报告燃油加热炉温度控制系统
炉窑温度控制系统
第4章
STEP 7 MICRO/WIN32软件介绍
STEP7-Micro/WIN32编程软件是由西门子公司专为S7-200系列PLC设计开发，它功能强大，主要为用户开发控制程序使用，例如创建用户程序、修改和编辑原有的用户程序，编辑过程中编辑器具有简单语法检查功能。同时它还有一些工具性的功能，例如用户程序的文档管理和加密等。此外，还可直接用软件设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。
(2)开关量I/O扩展模块当CPU的I/0点数不够用或需要进行特殊功能的控制时,就要进行I/O扩展,I/O扩展包括I/O点数的扩展和功能模块的扩展。通常开关量I/O模块产品分3种类型:输入模块,输出模块以及输入/输出模块。为了保证PLC的工作可靠性,在输入模块中都采用提高可靠性的技术措施。如光电隔离,输入保护(浪涌吸收器,旁路二极管,限流电阻),高频滤波,输入数据缓冲器等。由于PLC要控制的对象有多种,因此输出模块也应根据负载进行选择,有直流输出模块,交流输出模块和交直流输出模块。按照输出开关器件种类不同又分为3种：继电器输出型,晶体管输出型和双向晶闸管输出型。这三种输出方式中,从输出响应速度来看，晶体管输出型最快，继电器输出型最差，晶闸管输出型居中；若从与外部电路安全隔离角度看,继电器输出型最好。在实际使用时，亦应仔细查看开关量I/O模块的技术特性，按照实际情况进行选择。
图3.1 热电偶测温系统简图
流量传感器是对高炉煤气,燃烧空气以及冷却空气流量的检测部件，在此论文中选择法兰式V锥流量传感器FFM61S。
工作原理：V锥流量计是由V锥传感器和差压变送器组合而成的一种差压流量计，可精确测量宽雷诺数（8×103≤Re≤5×107）范围内各种介质的流量。
毕业设计18锅炉温度串级控制系统
由于本次设计选用的是电阻丝加热炉，属于电加热形式， 应该选择温度控制器作为执行机构，选用对应的MJYD-JL20型单相交流模块。 PLC控制器输出的数字量经过D/A转换成温度控制器可识 别的模拟电压信号后，根据不同的电流值，MJYD-JL-20型 单相交流模块输出相应的电压值从而控制电阻丝两端的电 压值，达到调节温度的目的。
致谢
这次毕业设计是我在大学里过得最充实、 最有意义、最开心的一段经历，让我为大 学画出了一个圆满的句号。感谢老师，感 谢同学，感谢在设计过程中所有帮助过我 的人！
ＭＡＤＯ２接线图
输出接线图
CPM1A-MAD02-CH 屏 蔽 电 缆 + V+ 电 压 输 出 电压输入 屏蔽电缆
输入接线图
CPM1A-MAD02-CH V+ 250E I+
+
I+ 电 流 输 出
_ COM 10K 0V
COM
+
V+
0V
电流输入 _ FG
I+
COM
250E
FG
10K 0V
执行器的选择
系统硬件的设计
温度检测电路单元
PLC及其配套的MAD02
执行器的选择 系统电气原理图
温度检测电路单元
JCJ100G接线示意图
PLC及其配套的MAD02
在本次设计中选用的是日本OMRON（立石）公司推出的 CPM2A型可编程控制器，型号为CPM2A-40CDR-A 。
在本次设计中，需要进行温度信号的采集，但采集过来的 信号为模拟信号，而PLC所能存储并进行处理的信号为数 字信号，因此，需要对采集到的温度信号，进行相应的模 数转换，以便实现锅炉温度的串级控制。相应地，PLC输 出的为数字信号，必须进行D/A转换形成模拟量才能实现 对执行器的控制。由于本次设计选用PLC作为控制工具， 所以应选择转换模块或与所选用PLC相配套的器件。因此 本次设计选用CPM2A—MAD02作为本设计中的A/D、D/A 转换器件。
炉温控制系统
鉴于单片机的水温控制系统目录纲要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3第一章序言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 31.1背景和意⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 31.2内容概括⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 31.3告概括⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 5第二章要求2.1要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 62.2原件清⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6第三章系方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.1系的要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.2系的控制部分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯73.3系的控制方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7第四章系硬件路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯84.1STC12C5A60S2最小系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 84.2DS18B20感器路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯94.3矩⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯104.4数管示模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯114.5蜂器警路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12第五章系方法和果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13第六章⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13附A系程序代2/24【纲要】温度是工业控制对象主要的参数之一，怎样准备而稳固的控制恒温在一些领域是十分重要的，因为遇到被控对象的特征的影响，使得控制系统难以被控制，因此设计一个高性能的温度控制系统是特别有价值的。
本系统采纳STC89C52单片机为控制单元，以PID控制算法为控制方法并用LABVIEW设计上位机及时监测温度。
硬件电路包含矩阵键盘、1602液晶显示、蜂鸣器报警电路等。
该系统经过试考证明能够正确控制水温，偏差在+-1℃，并可设计所需的恒温。
【重点字】单片机STC89C52、PID、恒温第一章序言1.1课题背景和意义在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、流量和流速都是常用的主要控制参数。
比如在冶金工业、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，人们都需要对各种加热炉、锅炉进行恒温控制。
加热炉课程设计说明书
⑨计算金属热焓值
当t1均＝610℃时，查表得cp= 0.5887 kJ/(kg.℃)
所以，i预=610×0.5887 = 359kJ/kg；Δi预=359-20×0.4773=349.6kJ/kg
注：与假设所得Δi预相差很小，故计算正确，不必重新校核，i预=610×0.5887 = 359kJ/kg。
4总加热时间
5单位加热时间
符合连续加热炉加热中碳钢时间要求。
2.4
1.炉子长度计算
①有效炉长：
②预热段长度：
③加热段双面加热长度：
④加热段单面加热长度：
⑤炉子总长：L总=L效+A=28517+1600=30117mm
2．炉门数量和尺寸确定
①进料炉门：炉门宽度B进= B=3.132m；炉门高度H进=3×0.11=0.330m；进料炉门数量：1个（炉尾端部）。
3．耐火材料和尺寸确定
本炉采用砌砖结构：拱顶（60度拱顶）：加热段用一级硅砖300mm+硅藻土砖120mm；预热段用一级粘土砖300mm+硅藻土砖120mm；炉墙用一级粘土砖348mm+硅藻土砖120mm；
4．炉底水管布置及规格确定
①纵水管：最大中心距 ,取a实=1600mm；根数n=3132/1600=1.96，取n=2根；纵水管规格Ф121×20mm(横水管中心距b=2320mm条件下)。
②由k=0.977可计算天然气湿成分，计算结果列入下表
成分
CH4
C2H6
C3H8
H2
CO
CO2
N2
H2O
总和
天然气（%）
88.55
1.57
电加热炉控制系统的设计
基于单片机的电加热炉温度控制系统的设计【开题报告】
开题报告电气工程及其自动化基于单片机的电加热炉温度控制系统的设计一、课题研究意义及现状在冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各类工业中，广泛使用着加热炉、热处理炉、反应炉等，炉子温度控制是工业对象中一个主要的被控参数。
过去曾使用常规PID控制或继电-接触器控制，自动化程度低，动态控制精度差，满足不了日益发展的工艺技术要求。
由于电热锅炉控制存在较大难度,经研究和实验提出了电加热锅炉的循环投切和分段模糊控制的控制模式，较好地解决了电加热锅炉控制的理论和实际问题。
国内电加热炉控制有四个发展阶段：第一阶段：手动控制、温度仪表显示第二阶段：顺序控制器或PLC程控器，温度仪表参与控制第三阶段：全PLC控制第四阶段：专用电脑控制用电加热锅炉专用电脑取代通用的PLC，更取代温控表。
它具有全PLC控制的全部优点，并克服了全PLC控制的全部缺点，可产品化，成本低，易与各种电热锅炉配套，配备最先进和成熟的控制程序，现场参数可由一般操作人员在现场进行设置和解决。
因此电加热锅炉专用电脑控制器已被广泛采用。
电功率输出的元件分为有机械触点和无机械触点两大类。
前者是交流接触器，后者是可控硅，交流接触器只能用作有级功率调节，优点是主回路完全电气隔离，耐过流和过压能力较强、自身耗电小、发热量也小、价格较低，缺点是有机械动作噪声，触点寿命较短。
可控硅可以用作无级功率调节，也可用于有级功率调节，优点是无机械动作噪声，触点寿命较长，缺点是主回路不能完全关断，过电流和过电压能力差，自身耗电较大，需要强制散热，价格较高。
本系统使用可控硅为输出的元件。
二、课题研究的主要内容和预期目标采用自动控制原理和单片机技术，对PID算法和单片机控制功能进行研究和设计，由可控硅元件来实现温度控制电路。
了解当前国内外电加热炉的研究与其产品市场；熟悉单片机技术，PID算法，可控硅元件等，为将来从事电子产品控制研发、制造及经营等方面工作打下基础。
毕业设计的具体内容：（1）研究和设计使用MCS-51单片机控制功能。
锅炉供热控制系统设计
1 引言1．1 系统设计背景近年来，加热炉温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，冶金﹑机械﹑食品﹑化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉﹑热处理炉﹑反应炉，对工件的处理均需要对温度进行控制。
因此，在工业生产和家居生活过程中常需对温度进行检测和监控。
由于许多实践现场对温度的影响是多方面的，使得温度的控制比较复杂，传统的加热炉电气控制系统普遍采用继电器控制技术，由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制，使控制系统的体积增大，耗电多，效率不高且易出故障，不能保证正常的工业生产。
随着计算机控制技术的发展，传统继电器控制技术必然被基于计算机技术而产生PLC控制技术所取代。
而PLC 本身优异的性能使基于PLC控制的温度控制系统变的经济高效稳定且维护方便。
这种温度控制系统对改造传统的继电器控制系统有普遍性意义。
通过本设计可以熟悉并掌握西门子S7-300PLC的原理与功能以及它的编程语言，以自动控制理论为指导思想，解决工业生产及生活中温度控制的问题。
1．2 系统工作原理加热炉温度控制系统基本构成如图1-1所示，它由PLC主控系统、固态继电器、加热炉、温度传感器等4个部分组成。
PLC主控系统图1-1 加热炉温度控制系统基本组成加热炉温度控制实现过程是:首先温度传感器将加热炉的温度转化为电压信号，PLC主控系统内部的A/D将送进来的电压信号转化为西门子S7-300PLC可识别的数字量，然后PLC将系统给定的温度值与反馈回来的温度值进行比较并经过PID运算处理后，给固态继电器输入端一个控制信号控制固态继电器的输出端导通与否从而使加热炉开始加热或停止加热。
既加热炉温度控制得到实现。
其中PLC主控系统为加热炉温度控制系统的核心部分起着重要作用。
1．3 系统组成本系统的结构框图如图2-3所示。
由图1-2可知，温度传感器采集到数据后送给S7-300PLC，S7-300PLC通过运算后给固态继电器一个控制信号从而控制加热炉的导通与否。
马化腾管式加热炉出口温度单回路控制系统设计
目录一、管式加热炉的概论 (2)二、管式加热炉的意义 (3)2.1管式加热炉简介..................................... 错误！未定义书签。
2.2设计目的及意义 (4)三、管式加热炉温度控制系统工艺流程及控制要求 (4)3.1控制系统的简介 (4)3.2管式加热炉任务 (5)3.3控制系统的构成 (6)四、各仪表的选取及元器件清单 (6)4.1温度变送器 (6)4.2温度检测元件 (7)4.3调节阀 (8)4.4保护系统 (9)五、控制算法及系统仿真 (9)六、心得体会 (12)参考文献 (13)一、管式加热炉的概论管式加热炉是一种直接受热式加热设备，主要用于加热液体或气体化工原料，所用燃料通常有燃料油和燃料气。
管式加热炉的传热方式以辐射传热为主，管式加热炉通常由以下几部分构成：辐射室：通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。
这部分直接受火焰冲刷，温度很高（600-1600℃），是热交换的主要场所（约占热负荷的70-80%）。
对流室：靠辐射室出来的烟气进行以对流传热为主的换热部分。
燃烧器：是使燃料雾化并混合空气，使之燃烧的产热设备，燃烧器可分为燃料油燃烧器，燃料气燃烧器和油一气联合燃烧器。
通风系统：将燃烧用空气引入燃烧器，并将烟气引出炉子，可分为自然通风方式和强制通风方式。
管式加热炉，包括加热炉本体和余热回收系统，余热回收系统包括空气预热器，其中空气预热器由非冷凝式空气预热器和冷凝式空气预热器两段组成，余热回收系统中另设有冷凝液收集池、引风机和鼓风机，冷凝液收集池直接设在冷凝式空气预热器下方，冷凝液收集池与引风机相连接，鼓风机与冷凝式空气预热器相连。
使用本发明所提供的加热炉，其加热炉的排烟温度可降低到100℃左右，实现烟气中含酸水蒸气的部分冷凝，且在回收烟气低温显热的同时，能回收部分含酸水蒸气的汽化潜热，进一步提高加热炉热效率，节约能源。
一种管式加热炉，包括加热炉本体和余热回收系统，加热炉本体内设置有烟囱档板，加热炉本体于烟囱档板下方设置有高温烟气出口，余热回收系统包括空气预热器，其特征在于：空气预热器由非冷凝式空气预热器和冷凝式空气预热器两段组成，非冷凝式空气预热器上设置有非冷凝式空气预热器烟气入口、非冷凝式空气预热器空气出口、非冷凝式空气预热器烟气出口和非冷凝式空气预热器空气入口，内部设有非冷凝式空气预热器调节档板，非冷凝式空气预热器烟气入口通过高温烟气管道与加热炉本体上的高温烟气出口相连，冷凝式空气预热器上设有冷凝式空气预热器烟气入口、冷凝式空气预热器空气出口和冷凝式空气预热器空气入口，内部设有冷凝式空气预热器调节档板，非冷凝式空气预热器烟气出口与冷凝式空气预热器烟气入口之间通过两预热器间烟气管道相连，非冷凝式空气预热器空气入口与冷凝式空气预热器空气进口之间通过两预热器间空气管道相连，余热回收系统中另设有冷凝液收集池、引风机和鼓风机，冷凝液收集池直接设在冷凝式空气预热器下方，引风机与冷凝液收集池相连接，鼓风机与冷凝式空气预热器相连。
基于PLC控制的加热反应炉系统设计
图L4.1 加热反应炉监控系统
第二阶段：加热反应控制。 （1）接通加热炉电源Y5。 （2）当温度上升到给定值时（此时信号X2=1），切断加热电源。
加热过程结束。 第三阶段：泄放控制。 （1）延时10s，打开排气阀Y1，使炉内压力降到给定值以下（此
时X4=0）。 （2）打开泄放阀Y4，当炉内溶液降到下液面以下（此时X1=0），
关闭泄放阀Y4和排气阀Y1。系统恢复到原始状态，准备进入下一 循环。 最后在计算机中显示反应炉工作状态。
I/O通道分配
PLC的I/O接线图
顺序功能图
工程的建立
（1）双击桌面“MCGS组态环境”图标，进入组态环境，屏幕中间 窗口为工作台。
（2）单击“文件”菜单，弹出下拉菜单，单击“新建工程”。
（3）单击“文件”菜单，弹出下拉菜单，单击“工程另存为”，弹 出文件保存窗口.
（4）选择希望的路径，在文件名一栏内输入工程名，如“加热反应 炉监控系统”，单击“保存”按钮，工程建屏幕左上角的工作台图标，弹出“工作台”窗口。 （2）单击“用户窗口”选项卡，进入“用户窗口”页。 （3）单击右侧“新建窗口”按钮，出现“窗口0”图标. （4）单击“窗口属性”，弹出“用户窗口属性设置”窗口。 （5）在“窗口名称”栏内填入“加热反应炉监控画面”，“窗口位置”选“最大化显示”，其他不变。单击“确
认”按钮。 （6）观察“工作台”的“用户窗口”，“窗口0”图标已变为“加热反应炉监控画面”。 （7）选中“加热反应炉监控画面”，单击右键，弹出下拉菜单，选中“设置为启动窗口”，如图，则当MCGS运
行时，将自动加载该窗口。 (8）单击“保存”按钮。
监控画面
心得体会
PLC课程设计对我收益匪浅，让我系统性地认识和全 面地掌握了PLC编程和调试技术，让我将平常学的PLC编 程及应用方法学以致用，使我的PLC编程能力有了很大提 高和进步，让我对PLC应用有了深入细致的了解。PLC编 程及应用的课程设计，发现自己在这方面的学习还需要不 断的加深。通过这段时间的学习认识，对加热反应炉的系 统有了一个整体的认识，熟悉各种器件和软件应用。在这 里，本次设计中感谢两位指导老师对我的帮助。
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。
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"过程控制"课程设计题目: 燃油加热炉温度控制系统班级：学号：XX：同组人员：任课教师：X虹完成时间：2013年10月30日目录一、设计任务及要求----------------------------------------------------------------------3二、被控对数学模型建模及对象特性分析------------------------------------------32.1对象数学模型的计算及仿真验证--------------------------------------------32.2对象特性分析--------------------------------------------------------------------5三、控制系统设计-------------------------------------------------------------------------53.1 根本控制方案--------------------------------------------------------------------53.2 控制仪表选型--------------------------------------------------------------------93.3 参数整定计算-------------------------------------------------------------------103.4 控制系统MATLAB仿真-----------------------------------------------------103.5 仿真结果分析-------------------------------------------------------------------11四、设计总结------------------------------------------------------------------------------12一、设计任务及要求1. 在模壳浇铸、焙烧时常用燃油炉，烧制过程中需要对温度加以控制，对一个燃油炉装置进展如下实验，在温度控制稳定到500℃时，在开环状态下将执行器的输入燃油流量增加大约%25，即h /T2.1q =∆I ，持续s t 100=∆后完毕，等间隔s t 001=∆记录炉内温度变化数据如下表，试根据实验数据设计一个超具体设计要求如下:（1） 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的模型；（2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统〔给出带控制点的控制流程图，控制系统原理图等，选择控制规律〕；画出控制系统SAMA 图；（3） 根据设计方案选择相应的控制仪表〔DDZ-Ⅲ〕，绘制原理接线图； （4） 对设计系统进展仿真设计，首先按对象特性法求出整定参数，然后按4:1衰减曲线法整定运行参数。
（5） ★用MCGS 进展组态设计。
二、被控对数学模型建模及对象特性分析2.1对象数学模型的计算及仿真验证根据矩形脉冲响应数据，得到阶跃响应数据，并进展相应的归一化处理，得：表2那么y〔∞〕=13.34K= y〔∞〕/Δu=0.5336(℃/％)Matlab画出图像：程序如下：clear;t=0:100:2100;yi=[0 0.5 1.44 2.07 1.68 1.41 1.17 0.99 0.81 0.66 0.54 0.45 0.39 0.33 0.27 0.21 0.15 0.09 0.06 0.03 0.01 0.00];ys=[0 0.5 1.94 4.01 5.69 7.18 8.35 9.34 10.15 10.81 11.35 11.8 12.19 12.52 12.79 13 13.15 13.24 13.3 13.33 13.34 13.34];ym=[0 0.037 0.145 0.300 0.425 0.538 0.626 0.700 0.761 0.810 0.851 0.884 0.914 0.938 0.958 0.974 0.986 0.992 0.997 0.999 1 1]plot(t,yi);%画出脉冲响应曲线hold on;plot(t,ys); %画出单位阶跃响应曲线hold on;grid on;figure;plot(t,ym); %画出归一化阶跃响应输出曲线grid on;脉冲响应及阶跃响应输出曲线500100015002000250000.10.20.30.40.50.60.70.80.91X : 400Y: 0.425X : 900Y: 0.81归一化输出曲线从图中取y*(t1)=0.4,y*(t2)=0.8，得： t1=382s,t2=882s因为t1/t2=0.433<0.46,所以选用2阶传函。
又因为：1212122(1.740.55)()TT t T T t ≈-+，12121()2.16T T t t +≈+。
求得T1=166s ，T2=419s得到对象传递函数为：对象仿真图如下：2.2对象特性分析为二阶自衡对象，没有纯延迟环节。
自衡率ρ==K11.88，响应速度ε=TK=0.0021， 三、控制系统设计 3.1 根本控制方案从设计的简约性和实用性考虑，首先考虑单回路的控制方法，由于对象的容量较大，而炉内温度的测量较难，所以单回路的控制方法难以得到较好的效果，所以经过仔细比拟，最终决定采用虽然复杂一些，但是控制效果更好的串级控制方法。
为了更好的反响串级方式相对于单回路的优点，小组决定用两种控制方法都试验一下，用事实说话。
（1） 首先采用单回路控制方法，考虑到系统的速度和稳定性的要求，选用PID 控制规律。
单回路系统控制原理图如下:根据对象特性整定参数〔采用齐勒格-尼克尔整定方法〕变送器增益：调节阀增益：100%0%6.25(%/)204v G mA -==-得广义对象传函：根据广义对象画出输出曲线见图5，程序： clc; K0=0.16; num=K0;den=conv([419,1],[166,1]); G0=tf(num,den); step(G0); k=dcgain(G0);0500100015002000250030000.020.040.060.080.10.120.140.16Step ResponseTime (sec)A m p l i t u d e读图可知：τ=60,T=700最终整定参数如下：δ=0.85ετ=0.112; kc=；Ti=2τ=120;Td=0.5τ=30;参数带入PID 控制器之后震荡剧烈，稳定性差，所以kc 减小，适当增加Td ，经过屡次调节之后取kc=3，Ti=120，Td=200； SIMULINK 仿真图(带扰动)如下:很明显，调节速度慢，而且超调过大，所以舍弃这种方法。
〔2〕串级控制方式：1.扰动分析：燃料：压力、流量、成分和热值等原料：进料量、进料温度假设炉内温度作为副被调量，拥有客服克燃料油影响，如温度、成分等，其所属扰动包含了较多扰动，即可能多的扰动可进入副回路。
串级控制系统中，由于引进了副回路，不仅能迅速克制作用于副回路内的干扰，也能加速克制主回路的干扰。
副回路具有先调、初调、快调的特点；主回路具有后调、细调、慢调的特点，对副回路没有完全克制干扰的影响能彻底加以消除。
2.在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用不同。
主调节器起定值控制作用，副调节器起随动控制作用，这是选择调节器规律的根本出发点。
在燃油炉温度串级控制系统中，我们选择原料油出口温度为主要被控参数，选择炉壁温度为副调参数。
由于原料油温度影响产品生产质量，工艺要求严格，又因为加热炉串级控制系统有较大容量滞后，所以，主回路选择PID调节作为主调节器的控制规律，而副回路由于考虑稳定性的原因，考虑用P控制规律。
3.调节阀：从平安考虑，选气开，K v为正副对象：调节阀开，炉膛温度升高，K p2为正副调节器：K c2为正，即反作用调节器主对象：炉温升高，出口温度升高，K p1为正主调节器：K c1为正，即反作用调节器Kc2为正，切主调时主调不改变作用方式4.控制流程图Gp2(s)Gv（s）Gc2(s)Gm2(s)Gc1(s)Gm1(s)Gp1(s)Gf2(s)Gf1(s)Y(t)控制系统原理图：控制系统SAMA图：3.2.......................................................................................................................控制仪表选型1.温度变送器变送器选用DDZ-Ⅲ控制仪表。
在主回路的对象为原料油出口温度，约为500度，故所设计的的X围为420度到750度。
副对象为炉膛温度比拟高，故所选的变化的X围600度到1000。
主回路的变送器传函：副回路的变送器传函:根据设计要求变送器检测温度X围较大，选择NHR-M32智能温度变送器，测量X围为0—1300 C。
控制器要求具有PID调节功能，选择HR-WP模糊PID自整定调节器原理接线图2.阀门的选择由于燃油具有较强的腐蚀性，里面的残渣比拟多，而且由于平安性的要求，所以，经过比拟最终决定选择气动蝶阀，最大流量大于4.8t每小时。
3.3参数整定由上面讨论可知主回路选用PID控制，副回路选用P控制，所以参数整定如下：1.副回路参数整定调节副环。
将主调节器1p K设为1，1I K和1D K设为0，副调器2p K设为1逐步调节副回路的kc。
.此时经过微小调整得到副回路P控制器2c K=6.2、主回路整定：将副调节器2c K=6，主回路参加PID，逐步调节1c K、1I T、1D T的值，使输出符合要求，记下此时的3.4Simulink仿真图(带扰动)如下:将两者比拟如下：分析:经过改良，串级控制系统的超调量只有约为3%，符合控制要求，并且调节时间也有很大程度上改善，通过与单回路PID控制比照可以发现系统的动态特有很大改善。
扰动分析：从图中可以看出，在2500s时分别参加幅值为2的干扰信号，串级控制对扰动有很强的抗干扰能力。
相比拟上图的单回路抗扰动输出，又可以看出的串级控制的优越性。
3.5仿真结果分析通过仿真结果可以看到，串级控制系统可以跟好的实现工程要求，有效克制扰动，很好的实现了系统的稳定性。
串级控制系统中增加了一个包含二次扰动的副回路，使系统改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率；对二次扰动有很强的克制能力；提高了对一次扰动的克制能力和对回路参数变化的自适应能力。