电阻炉温度计算机控制系统设计

摘要

随着科学技术的迅猛发展，各个领域对温度控制系统的精度、稳定性等要求越来越高，控制系统也千变万化。电阻炉广泛应用于各行各业， 其温度控制通常采用模拟或数字调节仪表进行调节，但存在着某些固有的缺点。而采用单片机进行炉温控制，可大大地提高控制质量和自动化水平， 具有良好的经济效益和推广价值。

本设计以89C51单片机为核心控制器件，以ADC0809作为A/D转换器件，采用闭环直接数字控制算法，通过控制可控硅来控制热电阻，进而控制电炉温度，最终设计了一个满足要求的电阻炉微型计算机温度控制系统。

关键字：电阻炉 89C51单片机 温度控制 A/D转换

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目录

摘要………………………………………………………………………………………1

电阻炉温度控制系统……………………………………………………………………2

方案的比较和确定………………………………………………………………………4

控制算法…………………………………………………………………………………4

系统软硬件设计…………………………………………………………………………7

基MATLAB仿真被控对象………………………………………………………

0121011360504

课 程 设 计

题 目 电阻炉温度控制系统设计

学 院 自动化学院 专 业 自动化专业 班 级 自动化1005班

姓 名 柳元辉 指导教师

刘小珠

2014 年 1 月 10 日

学 号：

课程设计任务书

学生姓名： 柳元辉 专业班级： 自动化1005 指导教师： 刘小珠 工作单位： 自动化学院

题 目: 电阻炉温度控制系统设计 初始条件：

1. 课程设计辅导资料：“过程控制系统和应用”、“过程控制系统与仪表”、“过程控制仪表及控制系统”、“过程控制系统”等； 2. 先修课程：仪表与过程控制系统等。 3. 主要涉及的知识点：

过程控制仪表、控制系统、被控过程等

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具

体要求）

1. 课程设计时间：1.5周；

2. 课程设计内容：根据指导老师给定的题目，按规定选择其中1套完成；

本课程设计统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目所涉及的生

电阻炉温度控制系统

专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 王鹏旭 学 号： B11040322 班 级： B110403班 设计时间： 2014. 5. 1

1

目录

第1章 系统的描述与分析 ????????????3 1.1 系统的介绍?????????????????3 1.2 技术指标??????????????????3 第2章 设计方案?????????????????4 第3章 控制算法?????????????????4 第4章 系统软硬件设计??????????????4 4.1 总体设计 ??????????????????4 4.2 温度检测电路 ????????????????7 4.3 温度控制电路 ????????????????8 4.4 人机对话电路 ????????????????9 4.4.1 键盘管理 ????????????????9 4.4.2 数码显示????????????????10 4.4.3

温度是工业生产中常见的工艺参数,温度控制在工业实践和科学研究中具有极大意义,因此,温度控制是生产自动化的重要任务。采用直接数字控制(DDC)中的最小拍控制来控制一电加热炉,输入为加在电阻丝两端的电压,电加热炉的炉内温度作为输出,系统输出输入的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1)),要实现的温控范围为100-500℃。系统采用的控制方案以及抗干扰设计使其达到了较好的控制效果。

电阻炉温度控制系统总体设计

郭焕刚 侯力 李东占

（四川大学制造科学与工程学院，成都 610065）

[摘要]：温度是工业生产中常见的工艺参数，温度控制在工业实践和科学研究中具有极大意义，因此，温度控制是生产自动化的重要任务。采用直接数字控制（DDC）中的最小拍控制来控制一电加热炉，输入为加在电阻丝两端的电压，电加热炉的炉内温度作为输出，系统输出输入的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1))，要实现的温控范围为100-500℃。系统采用的控制方案以及抗干扰设计使其达到了较好的控制效果。

关键词：温度控制；电阻炉；直接数字控制；最小拍控制；热电偶

中图分类号：TP273 文献识别码：A

General design of the resistance furnace temper

恒温箱温度计算机控制系统

一、 设备介绍

本次设计的温度传感器采用DS18B20温度传感器；单片机则采用的是AVR系列的Atmega8。下面分别简单介绍他们的特点：

DS18B20是美国DALLAS公司推出的一款单线数字温度传感器。它具有：体积小，功耗低，精度高，可靠性好，易于单片机接口等优点，每片DS18B20都有唯一的一个可读出的序列号。DS18B20传感器共有三个引脚，分别为电源引脚、数据引脚和接地引脚。由于DS18B20是一款单线式的数字温度传感器，只有一个引脚为数据的输入输出引脚。所以，根据DS18B20的通信协议，主机控制DS18B20完成一次温度转换必须经过3个步骤： 一）、每次读写之前都要对DS18B20进行复位操作 二)、复位成功后发送一条ROM指令

三）、最后发送RAM指令，这样才能够对DS18B20进行正确的操作。

复位：复位要求主机将数据线拉低最少480us，然后释放，当DS18B20受到信号后，等待15-60us，然后把总线拉低60-240us，主机接收到此信号表示复位成功。ROM指令：ROM指令表明了主机寻址一个或多个DS18B20中的某个或某几个，或者是读取某个DS18B

中原工学院信息商务学院《微机控制》课程设计说明书

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，象冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。以8031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。电阻炉炉温控制系统的控制过程是：单片机定时对炉温进行检测，经A/D转换芯片得到相应的数字量，经过计算机进行数据转换，得到应有的控制量，去控制加热功率，从而实现对温度的控制。

关键词：电炉 温度控制系统 ADC0809AD转换器

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中原工学院信息商务学院《微机控制》课程设计说明书

目 录

1 控制方案总述 ....................................................................................................... 1 2 硬件电路设计 ............................

中原工学院信息商务学院《微机控制》课程设计说明书

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，象冶金、机械、食品、化工各类工业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。以8031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。电阻炉炉温控制系统的控制过程是：单片机定时对炉温进行检测，经A/D转换芯片得到相应的数字量，经过计算机进行数据转换，得到应有的控制量，去控制加热功率，从而实现对温度的控制。

关键词：电炉 温度控制系统 ADC0809AD转换器

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中原工学院信息商务学院《微机控制》课程设计说明书

目 录

1 控制方案总述 ....................................................................................................... 1 2 硬件电路设计 ............................

成绩

《计算机控制技术》

课程设计

题目： 基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计

班级： 自动化09-1 姓名： 学号： 2013 年 1 月 1 日

基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计

摘 要：电加热炉控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。本设计采用PID算法进行温度控制，使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个延迟环节和一个惯性环节相串联来实现温度的较为精确的控制。 电加热炉加热温度的改变是由上、下两组炉丝的供电功率来调节的，它们分别由两套晶闸管调功器供电。调功器的输出功率由改变过零触发器的给定电压来调节，本设计以AT89C51单片机为控制核心，输入通道使用AD590传感器检测温度，测量变送传给ADC0809进行A/D转换，输出通道驱动执行结构过零触发器，从而加热电炉丝。本系统PID算法，将温度控制在5

1 计算机控制系统包含哪些基本组成部分？

硬件和软件两部分组成

硬件包括：计算机系统、过程输入输出通道、被控对象、执行器、检测变送环节。 软件包括：系统软件和应用软件

2 如何理解计算机控制系统的实时性？

时系统是能够在确定的时间内执行计算或处理事务并对外部事件作出响应的计算机系统

3 简述SHANNON采样定理

为保证采样信号f*(t)的频谱是被采样信号f（t）的频谱无重叠的重复（沿频率轴方向），以便采样信号f*(t)能反映被采样信号f（t）的变化规律，采样频率

ws(w?2pi/T?2pif)至少应是f（t）的频谱F（jw）的最高频率wmax的两倍，即

ws?2wmax，即香农定理。

4 在计算机实时动态控制系统设计中应用SHANNON采样定理时应注意哪些问题？

SHAANON定理的结论是对无始无终的时域信号得出的。实时控制时，时域信号都是有始的，且只有当前时刻之前可用。因此，实际上要选取?s >>2?c 5 零阶保持器（ZOH）在计算机控制系统中起什么作用？没有它可以吗？为什么？ 作用：将采样信号还原成连续信号

有利。因为零阶保持器简单且可用物理装置实现。 6 在什么条件下，零阶保持器可以近似为理想滤波器？ 要求 ?s?

电阻炉炉温自动控制系统的设计

摘要

电阻炉在国民经济中有着广泛的应用，而大功率的电阻炉则应用在各种工业生产过程中。然而，大多数电阻炉存在着各种各样的干扰因素，将会给工业生产带来极大的不变。因此，在电阻炉温度控制系统的设计中，应尽量考虑到如何有效地避免各种干扰因素而采用一个较好的控制方案，选择合适的芯片及控制算法是非常有必要的。本设计要求用单片机设计一个能在多种领域得到广泛应用的电阻炉温度控制系统的硬件部分。以单片机为控制核心，外配置时钟电路、温度检测电路、温度控制电路、报警电路的硬件电路设计。实现了处理，存储，报警等功能。

关键字：电阻炉 单片机 报警

ABSTRACT

Resistance furnace in the national economy has a broad application,and power of the resistance furnace is used in various industrial processes.However,most resistance furnace there are all kinds of disturbances which will be to the