畢業(yè)論文：溫度控制系統(tǒng)

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1、貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文論文題目：溫度控制系統(tǒng)專業(yè)領(lǐng)域：應(yīng)用電子技術(shù)指導(dǎo)教師：鞠雨霏作者姓名：覃芳芳作者學(xué)號(hào)：A123GZ0420101048二零一四年九月一八日33摘要本文介紹基于PLC的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括A/D轉(zhuǎn)換、標(biāo)度變換、溫度檢測(cè)環(huán)節(jié)、積分分離PID算法以及過(guò)零數(shù)字觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容：實(shí)際溫度經(jīng)溫度傳感器檢測(cè)，得到模擬電壓值，模擬量再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換和標(biāo)度變換后得到實(shí)際爐溫。數(shù)字控制器根據(jù)恒溫給定值與實(shí)際溫度的偏差e（k）按積分分離PID控制算法，得到輸出控制量u（k），控制可控硅導(dǎo)通時(shí)間，調(diào)節(jié)爐溫的變化使之與給定恒

2、溫值一致。達(dá)到恒溫控制目的。本系統(tǒng)對(duì)溫度檢測(cè)和調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)做了進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使該系統(tǒng)更實(shí)用、易行和可靠，同時(shí)也提高了產(chǎn)品質(zhì)量和減輕人工勞力負(fù)擔(dān)。它在實(shí)際應(yīng)用中具有一定參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：溫度檢測(cè)；溫度傳感器；A/D轉(zhuǎn)換；PID33目錄第一章設(shè)計(jì)背景及設(shè)計(jì)意義………………………………………2第二章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)…………………………………………………3第三章硬件……………………………………………………………….53.1溫度檢測(cè)和變送器……………………………………………………53.2溫度控制電路…………………………………………………………63.3

3、A/D轉(zhuǎn)換電路…………………………………………………………73.4報(bào)警電路…………………………………………………………83.5看門(mén)狗電路……………………………………………………………83.6顯示電路……………………………………………………………103.7電源電路………………………………………………………………12第四章軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………144.1軟件實(shí)現(xiàn)方法………………………………………………………144.2總體程序流程圖……………………………………………………154.3程序清單…………………………………

4、…………………………19第五章設(shè)計(jì)感想…………………………………………………………29第六章參考文獻(xiàn)……………………………………………………………30第七章附錄…………………………………………………………………317.1硬件清單……………………………………………………………317.2硬件布線圖…………………………………………………………3133第一章設(shè)計(jì)背景及研究意義機(jī)械制造行業(yè)中，用于金屬熱處理的加熱爐，需要消耗大量的電能，而且溫度控制是純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有企業(yè)多采用常規(guī)儀表加接觸器的斷續(xù)控制，隨著科技進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，這類設(shè)備

5、對(duì)溫度的控制要求越來(lái)越高，除控溫精度外，對(duì)溫度上升速度及下降速度也提出了可控要求，顯而易見(jiàn)常規(guī)控制難于滿足這些工藝要求。隨著微電子技術(shù)及電力電子技術(shù)的發(fā)展，采用功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低的智能化溫度控制裝置控制加熱爐已成為現(xiàn)實(shí)。自動(dòng)控制系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域尤其是工業(yè)領(lǐng)域中有著及其廣泛的應(yīng)用，溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見(jiàn)的控制類型之一。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過(guò)單片機(jī)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制日益成為今后自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開(kāi)關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電

6、力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。對(duì)工件的處理溫度要求嚴(yán)格控制，計(jì)算機(jī)溫度控制系統(tǒng)使溫度控制指標(biāo)得到了大幅度提高。采用MCS-51單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對(duì)溫度的控制問(wèn)題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問(wèn)題。，33第二章系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)這次課程設(shè)計(jì)題目為熱電偶構(gòu)成的熱處理爐的溫度控制系統(tǒng)，技術(shù)要求：1.設(shè)定溫度范圍為0～999°2.

7、溫度顯示為0～999°3.到設(shè)定溫度報(bào)警熱處理爐爐溫控制系統(tǒng)的控制過(guò)程是：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)對(duì)爐溫進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片得到相應(yīng)的數(shù)字量，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，得到應(yīng)有的控制量，去控制加熱功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。如下圖所示：進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下問(wèn)題：1.爐溫變化規(guī)律的控制，即爐溫按預(yù)定的溫度——時(shí)間關(guān)系變化。2.溫度控制范圍：如0～1000℃，這就涉及到測(cè)溫元件、電爐功率的選擇等。3.控制精度、超調(diào)量等指標(biāo)，這涉及到A/D轉(zhuǎn)換精度、控制規(guī)律選擇等。溫控系統(tǒng)主要由溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)儀、執(zhí)行裝置、被控對(duì)象四個(gè)部分組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如

8、圖1所示。被控制對(duì)象是大容量、大慣性的電熱爐溫度對(duì)象，是典型的多階容積遲后特性，在工程上往往近似為包含有純滯后的二階容積遲后；由于被控對(duì)象電容量大，通常采用可控硅作調(diào)節(jié)器的執(zhí)行器，其具體的電路圖如圖2所示。