电加热炉温度自动控制系统工作原理

电加热炉温度自动控制系统

一、 任务

设计并制作一个温度自动控制系统，控制电加热炉的温度在某一温度范围。 系统的示意图如图1所示。电加热炉顶部置入深度不一的两温度传感器，用于检测加热炉内的温度，炉内温度取其平均值；单片机通过键盘对加热炉的温度进行设定。根据炉内温度与设定温度值的差别程度，有不同的提示信号。炉内的温度和当前设定温度通过显示设备实时显示。

电加热炉降温部件信号转换与调理电路信号提示温度显示单片机测温元件控制电源信号转换与调理电路

图1 温度自动控制系统示意图

二、要求

⒈ 基本要求

（1）温度可调节范围为60℃～200℃，最小设定分度为1℃。 （2）温度显示功能，分辨率为0.1℃。

（3）当温度达到某一设定值并稳定后，炉内温度的波动控制在±2℃以内。

要求温度调控未达到和达到稳定状态，均给出声或光提示信号。 （4）当设定的调节温差为15℃时, 要求达到稳定状态的调节时间小于等于2

分钟，稳定状态下的温度波动在±2℃以内。

⒉ 发挥部分

（1）当温度达到某一设定值并稳定后，、炉内温度的波动控制在±1℃以内。 （2）当设定的调节温差为15℃时, 尽量减少达到稳定状态的调节时间，并

要求超调量不超过3℃，稳定状态下的温度波动在±1℃

电加热炉温度控制系统设计

（发布日期：2013-6-10）

电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象，很难用数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性大等优点，在工业控制系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。采用单片机进行炉温控制，可以提高控制质量和自动化水平。

1 前言

在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。

在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力

课程设计说明书 No 1 电加热炉温度微机控制系统 沈 阳 大 学

课程设计说明书 No 2 引言 电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。 而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。由于控制系统本身的动态特性，基本上都属一阶纯滞后环节，因而在控制算法上亦基本相同。实践证明，用微型计算机对电热炉进行控制，无论在提高产品质量和数量，节约能源，还是在改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。 沈 阳 大 学

课程设计说明书 No 3 1 系统设计及其工作原理 1.1设计内容 用微型计算机设计一个电热炉温度控制系统对一个空间进行温度控制。在室内安装六个测温点，测温范围在0℃到1000℃，超过1000℃或低于0℃进行越限报警。 1.2系统工作原理 整个加热炉的温度控制系统采用典型的反馈是闭环设计，系统框图如图1所示：

目录

一、 工艺介绍 .................................................................................. 2 二、功能的设计 ................................................................................ 4 三、实现的情况以及效果 ................................................................ 6

一、工艺介绍

在钢厂中轧钢车间在对工件进行轧制前需要将工件加热到一定

的温度，如图1表示其中一个加热段的温度控制系统。在图中采用了6台设有断偶报警的温度变送器、3台高值选择器、1台加法器、1台PID调节器和1台电器转换器组成系统。

利用阶跃响应便识的，以控制电流为输入、加热炉温度为输出的系统的传递函数为：

温度测量与变送器的传递函数为：

由于，因此，上式中可简化为：

在实际的设计控制系统时，首先采用了常规PID控制系统，但

控制响应超调量较大，不能满足控制要求。

广西工业职业技术学院

设计说明书

课题名称：

姓 名：

专 业：

班 级：

起止日期

指导教师： 加热炉温度控制系统设计

吴雨冬

过程控制

自动化1031

2011年12月 1日～2011年 12月30日

黎鸿坤

广西工业职业技术学院

设计说明书

题目： 加热炉温度控制系统设计

目 录

前言 ………………………………………………………1 第一章 设计的目的及意义…………………………………2 第二章 控制系统工艺流程及控制要求……………………2

2.1 生产工艺介绍 2.2 控制要求

第三章 总体设计方案………………………………………3

3.1 系统控制方案 3.2 系统结构和控制流程图

第四章 控制系统设计………………………………………5

4.1 系统控制参数确定

第五章 控制仪表的选型和配置……………………………6

5.1一体化温度变送器 5.2 DX2000型无纸记录仪

5.3 调节器 5.4 执行器

5.5 电/气阀门定位器ZPD-01 5.6 安全栅 5.7 配电器

5.8 薄膜气动调节阀ZMBS-16K

第六章 联锁保护……………………………………………11 第七章 系统控制接线图…………

计算机控制技术课程设计报告

题 目基于数字PID的电加热炉温度控制系统设计 授课教师 盖宁 学生姓名 学 号 专 业 教学单位 完成时间

目录

摘要 ...........................................................................................................1 第1章 课程设计方案................................................................................1 1.1系统组成中体结构 ...........................................................................1 第2章 控制

沈 阳 工 业 大 学

微型计算机控制技术课程设计（论文）

题目：电阻加热炉温度控制系统

院（系）： 继续教育学院 专业班级： 电本1002 学 号： 101310204 学生姓名： 宋俊杰 指导教师： 张扬 起止时间：2012.6.8—2012.6.20

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：继续教育学院 学 号 课程设计（论文）题目 101310203 学生姓名 宋俊杰 专业班级 电本1002 电阻加热炉温度控制系统 控制要求： 通过检测电阻加热炉的温度，根据采样值与系统给定值进行比较，并经过PID运算，控制输出电加热炉端电压，实现电阻加热炉的温度自动调节。设计中温度控制值800℃；温度的ε±5℃，调节温度在控制值范围之内。 检测对象： 温度检测4点，检测范围是0℃～1000℃；检测精度为±1℃。 控制对象：电加热炉端电压，模拟量调节。 设计要求： 1 .根据课程设计的内容及技术参数，确定控制系统的形式，选择数字控制器（单片机、PLC、PC机）；确定系统控制方案和组成，并绘制系统的控制框图。 2 .根据控制系统的需要和技术

基于PLC控制的加热炉温

度控制系统设计

学 院： 专 业： 姓 名： 学 号：

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产生，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的PLC控制取代，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。

1、加热炉温度控制系统基本构成

加热炉温度控制系统基本构成如图1所示，它由PLC主控系统、移相触发模块整、流器SCR、加热炉、传感器等五部分组成。我希望该加热炉的温度稳定在100℃进行工作。

图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：首先传感器将加热炉的温度转化为电信号，PLC主控系统内部的A/D将送进来的电压信号转化为PLC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处理，给移相触发模块，再给三相整流电路（SCR）一个触发脉冲（既控制脉冲），这样通过三相整流电路的输出我们控制了加热炉电阻丝两端的电压，也既加热炉温度控制

哈工大科技园应用技术学院

题目：

毕业论文设计

加热炉温度控制系统设计

姓 名： 卢雨生 所在系部： 电气自动化

2011年 4 月

摘 要

随着计算机技术、控制理论和控制技术的发展，电加热炉的温度控制技术日趋成熟，已经成为工业生产中的一个重要部分。

本设计为基于单片机的电加热炉温度控制系统，通过控制电阻丝两端电压的工作时间，来控制电阻丝的输出平均功率，从而实现对电加热炉温度的自动控制。系统分为温度测量、A/D转换、单片机系统、键盘操作系统、温度显示电路、报警电路、D/A转换等若干个功能模块。该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。

关键词：电加热炉；单片机；温度控制；固态继电器

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目 录

摘 要 .............................................................................................................................. I

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目 录 ......................

自动控制原理课程设计

一、设计题目

要求：

1．查阅相关资料，分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。

2．分析系统每个环节的输入输出关系，代入相关参数求取系统传递函数。 3．分析系统时域性能和频域性能。

4．运用根轨迹法或频率法校正系统，使之满足给定性能指标要求。（已知条件和性能要求待定）

二、设计报告正文

摘要：炉温控制系统---是指根据炉温对给定温度的偏差，自动接通或断开供给炉子的热源能量，或连续改变热源能量的大小，使炉温稳定有给定温度范围，以满足热处理工艺的需要。炉温自动控制用热电偶测量温度，与给定温度进行比较，将偏差信号放大后作为驱动信号，通过电机、减速器调节加热器上的电压来实现准确的温度控制。本文经过正确分析系统工作过程，建立系统数学模型，画出系统结构图后，设计与校正前系统性能分析和可采取的解决方案、方法及分析。运用matlab软件进行复杂的系统时域验证和计算机仿真，通过具体设计校正步骤、思路、计算分析过程和结果，对于炉温控制系统的研究与改进具有现实意义。

关键字 炉温 控制系统 系统校正 matlab软件

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自动控制原理课程设计

（一）工业炉温自动控制系统的工作原理

加热炉采用电