过程控制课程设计--加热器温度控制

过程控制与自动化仪表课程设计前言过程控制与自动化仪表课程是工程领域中非常重要的基础课程之一，它涉及到工程研发、生产运营以及企业管理等多个方面。

本文将介绍一种基于实践的课程设计方法，旨在让学生深入掌握过程控制与自动化仪表的基础知识。

设计目标•确定学生对过程控制与自动化仪表的基本概念和技术掌握程度。

•培养学生的设计和实验能力，让他们能够运用所学知识分别设计并完成过程控制实验和自动化仪表实验。

•提高学生的团队合作和沟通能力，通过设计项目的过程，激发学生的创新潜力。

设计内容过程控制实验设计实验一：温度控制系统设计在该实验中，学生需要设计一个基于PID控制算法的温度控制系统。

通过调整控制器的参数，让温度快速稳定在设定值附近，并且能够在温度变化时快速响应和自适应调整。

实验二：流量控制系统设计在该实验中，学生需要设计一个基于比例控制算法的流量控制系统。

通过调整控制器的参数，让流量在设定值附近稳定，并且能够在流量变化时快速响应和自适应调整。

自动化仪表实验设计实验三：温度传感器的实现在该实验中，学生需要实现一个基于热电偶的温度传感器。

通过校准测试，让学生了解测量误差来源和校准方法。

实验四：流量计的实现在该实验中，学生需要实现一个流量计，通过实验测试让学生了解其特性和测量误差来源。

设计方法阶段一：学习基础概念和技术在本阶段，学生需要学习过程控制和自动化仪表的基础概念和技术，包括控制系统、PID控制器、量程、精度等方面的知识。

阶段二：组建设计小组在本阶段，每个小组需要选择一个相对复杂的课程设计内容，进行深入的研究和讨论，拟定初步设计方案。

阶段三：设计与实现在本阶段，学生需要分成小组，负责具体的实验设计与实现。

在设计的过程中，需要充分考虑过程控制和自动化仪表的基本原理和设计要求。

在实现的过程中，需要用到软件工具和实验平台。

阶段四：实验测试与评价在本阶段，学生需要对实验设计进行测试，并记录数据处理结果。

测试过程中需要考虑实验中的各种随机与不确定因素。

水温控制电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握水温控制电路的基本原理，包括温度传感器、比较器、继电器等元件的工作原理及相互关系。

2. 学生能够运用所学的电路知识，分析并设计简单的水温控制电路。

3. 学生了解并掌握水温控制电路在实际应用中的注意事项及安全操作要求。

技能目标：1. 学生能够正确使用万用表、示波器等工具，进行水温控制电路的搭建、调试和故障排查。

2. 学生通过实际操作，提高动手能力和团队协作能力，培养工程实践思维。

情感态度价值观目标：1. 学生在学习过程中，培养对电子技术的兴趣，增强探索精神和创新意识。

2. 学生能够关注水温控制电路在生活中的应用，认识到科技与生活的紧密联系，提高社会责任感和环保意识。

3. 学生通过课程学习，树立正确的价值观，认识到知识的力量，激发学习的内驱力。

课程性质：本课程属于电子技术实践课程，以理论为基础，实践为核心，注重培养学生的动手能力和创新能力。

学生特点：本课程针对初中年级学生，他们对电子技术有一定的好奇心，但知识水平和实践经验有限。

教学要求：结合学生特点，课程设计应注重理论联系实际，循序渐进，注重启发式教学，引导学生主动探究和实践。

通过课程学习，使学生达到上述课程目标，为后续相关课程打下坚实基础。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 水温控制电路原理介绍：- 温度传感器工作原理及其选用- 比较器的作用和种类- 继电器的工作原理和应用2. 水温控制电路设计与搭建：- 电路图设计方法- 元器件选型和参数计算- 电路搭建与调试3. 水温控制电路实际应用案例分析：- 家用热水器水温控制电路分析- 工业设备中水温控制电路应用案例4. 安全操作与注意事项：- 电路搭建过程中的安全常识- 常见故障分析与排查方法教学大纲安排如下：第一课时：水温控制电路原理介绍1.1 温度传感器工作原理及其选用1.2 比较器的作用和种类1.3 继电器的工作原理和应用第二课时：水温控制电路设计与搭建2.1 电路图设计方法2.2 元器件选型和参数计算2.3 电路搭建与调试第三课时：水温控制电路实际应用案例分析3.1 家用热水器水温控制电路分析3.2 工业设备中水温控制电路应用案例第四课时：安全操作与注意事项4.1 电路搭建过程中的安全常识4.2 常见故障分析与排查方法教学内容与课本紧密关联，按照教学大纲逐步推进，确保学生能够掌握水温控制电路的相关知识和技能。

plc水温控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和工作流程；2. 学生能够掌握水温控制系统的组成及各部分功能；3. 学生能够运用PLC编程实现对水温的精确控制。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识设计简单的水温控制程序；2. 学生能够使用相关工具和仪器进行水温控制系统的调试与优化；3. 学生能够分析并解决实际水温控制过程中出现的问题。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动化技术的兴趣，提高学习积极性；2. 学生通过团队协作完成课程任务，培养合作精神和沟通能力；3. 学生认识到水温控制在实际生活中的重要性，增强环保意识。

课程性质：本课程属于应用实践性课程，结合理论知识与实际操作，培养学生的动手能力和实际应用能力。

学生特点：学生为具有一定电子、电气基础知识的初中生，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手操作。

教学要求：教师需引导学生将所学理论知识应用于实际操作中，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 理论知识：- PLC基本原理与结构；- 水温控制系统的组成，包括传感器、执行器、控制器等；- PLC编程基础，如逻辑运算、梯形图编程等；- 水温控制算法，如PID控制原理。

2. 实践操作：- 水温控制系统的搭建，包括电路连接、设备调试等；- PLC编程软件的使用，编写并下载水温控制程序；- 水温控制系统的测试与优化，如调整参数、改进控制效果等。

3. 教学大纲：- 第一课时：PLC基本原理与结构介绍，水温控制系统的概念；- 第二课时：水温控制系统的组成，各部分功能及相互关系；- 第三课时：PLC编程基础，编写简单的水温控制程序；- 第四课时：水温控制算法，PID控制原理及其应用；- 第五课时：实践操作，水温控制系统的搭建与调试；- 第六课时：总结与评价，分析课程实施过程中的优点与不足。

教材章节关联：本教学内容与教材中关于PLC应用、水温控制系统设计等相关章节紧密关联，结合教材内容，确保学生所学知识的科学性和系统性。

《过程控制工程》课程设计参考题目14级过程控制课程设计题目1班课程设计参考题目：一、温度控制（单回路、串级、前馈—反馈、比值控制）（40）1、换热器出口温度单回路控制方案设计2、乳化物干燥器温度单回路控制方案设计3、精馏塔提馏段温度单回路控制方案设计4、管式加热炉出口温度单回路控制方案设计5、夹套式反应器温度单回路控制控制方案设计6、燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计7、精馏塔精馏段温度单回路控制方案设计8、流化床反应器温度单回路控制方案设计9、管式热裂解反应器出口温度单回路控制方案设计10、发酵罐温度单回路控制方案设计11、换热器出口温度串级控制方案设计12、乳化物干燥器温度串级控制方案设计13、精馏塔提馏段温度串级控制方案设计14、管式加热炉出口温度串级控制方案设计15、夹套式反应器温度串级控制控制方案设计16、燃烧式工业窑炉温度串级控制方案设计17、精馏塔精馏段温度串级控制方案设计18、流化床反应器温度串级控制方案设计19、发酵罐温度串级控制方案设计20、管式热裂解反应器出口温度串级控制方案设计21、换热器出口温度前馈—反馈控制方案设计22、乳化物干燥器温度前馈—反馈控制方案设计23、精馏塔提馏段温度前馈—反馈控制方案设计24、管式加热炉出口温度前馈—反馈控制方案设计25、夹套式反应器温度前馈—反馈控制控制方案设计26、燃烧式工业窑炉温度前馈—反馈控制方案设计27、精馏塔精馏段温度前馈—反馈控制方案设计28、流化床反应器温度前馈—反馈控制方案设计29、发酵罐温度前馈—反馈控制方案设计30、管式热裂解反应器出口温度前馈—反馈控制方案设计31、换热器出口温度比值控制方案设计32、乳化物干燥器温度比值控制方案设计33、精馏塔提馏段温度比值控制方案设计34、管式加热炉出口温度比值控制方案设计35、夹套式反应器温度比值控制方案设计36、燃烧式工业窑炉温度比值控制方案设计37、精馏塔精馏段温度比值控制方案设计38、流化床反应器温度比值控制方案设计39、发酵罐温度比值控制方案设计40、管式热裂解反应器原料油与蒸汽流量比值控制方案设计41、锅炉出口蒸汽压力单回路控制方案设计42、锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计43、锅炉出口蒸汽压力前馈—反馈控制方案设计44、锅炉出口蒸汽压力比值控制方案设计45、炉膛负压单回路控制方案设计46、炉膛负压前馈—反馈控制方案设计47、离心泵压力定值控制方案设计2班课程设计参考题目：1、换热器出口温度单回路控制方案设计2、乳化物干燥器温度单回路控制方案设计3、精馏塔提馏段温度单回路控制方案设计4、管式加热炉出口温度单回路控制方案设计5、夹套式反应器温度单回路控制控制方案设计6、燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计7、精馏塔精馏段温度单回路控制方案设计8、流化床反应器温度单回路控制方案设计9、管式热裂解反应器出口温度单回路控制方案设计10、发酵罐温度单回路控制方案设计11、换热器出口温度串级控制方案设计12、乳化物干燥器温度串级控制方案设计13、精馏塔提馏段温度串级控制方案设计14、管式加热炉出口温度串级控制方案设计15、夹套式反应器温度串级控制控制方案设计16、燃烧式工业窑炉温度串级控制方案设计17、精馏塔精馏段温度串级控制方案设计18、流化床反应器温度串级控制方案设计19、发酵罐温度串级控制方案设计20、管式热裂解反应器出口温度串级控制方案设计21、换热器出口温度前馈—反馈控制方案设计22、乳化物干燥器温度前馈—反馈控制方案设计23、精馏塔提馏段温度前馈—反馈控制方案设计24、管式加热炉出口温度前馈—反馈控制方案设计25、夹套式反应器温度前馈—反馈控制控制方案设计26、燃烧式工业窑炉温度前馈—反馈控制方案设计27、精馏塔精馏段温度前馈—反馈控制方案设计28、流化床反应器温度前馈—反馈控制方案设计29、发酵罐温度前馈—反馈控制方案设计30、管式热裂解反应器出口温度前馈—反馈控制方案设计31、换热器出口温度比值控制方案设计32、乳化物干燥器温度比值控制方案设计33、精馏塔提馏段温度比值控制方案设计34、管式加热炉出口温度比值控制方案设计35、夹套式反应器温度比值控制方案设计36、燃烧式工业窑炉温度比值控制方案设计37、精馏塔精馏段温度比值控制方案设计38、流化床反应器温度比值控制方案设计39、发酵罐温度比值控制方案设计40、管式热裂解反应器原料油与蒸汽流量比值控制方案设计41、锅炉出口蒸汽压力单回路控制方案设计42、锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计43、锅炉出口蒸汽压力前馈—反馈控制方案设计44、锅炉出口蒸汽压力比值控制方案设计45、炉膛负压单回路控制方案设计46、炉膛负压前馈—反馈控制方案设计47、离心泵压力定值控制方案设计课程设计教材及主要参考资料：1、戴连奎，《过程控制工程》，化学工业出版社，20122、杜维，《过程检测技术及仪表》，化学工业出版社，20013、姜培正，《过程流体机械》，化学工业出版社，20024、王毅，《过程装备控制技术与应用》，化学工业出版社，20015、厉玉鸣，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社，2006一、课程设计教学目的及基本要求：1．课程设计的教学目的培养学生将理论知识应用到解决实际问题的能力，通过该课程的学生，可以很好地训练学生的实际动手能力和解决工程问题的能力，为学生从学校到工厂和技术部门提供前期的训练。

温度控制系统课程设计一、引言温度控制系统是一种常见的自动化控制系统，广泛应用于工业生产、农业生产、医疗保健等领域。

本课程设计旨在通过设计一个基于单片机的温度控制系统，让学生了解自动化控制系统的基本原理和实现方法。

二、设计目标本课程设计的主要目标是设计一个基于单片机的温度控制系统，具体包括以下方面：1. 实现温度测量功能：通过传感器获取环境温度，并将数据转换为数字信号，供单片机处理。

2. 实现温度调节功能：根据设定温度和当前环境温度，通过单片机输出PWM信号调节加热器功率，从而实现对环境温度的调节。

3. 实现显示功能：将当前环境温度和设定温度以数字形式显示在LCD 屏幕上。

4. 实现报警功能：当环境温度超过设定范围时，通过蜂鸣器发出警报提示操作者。

三、硬件系统设计1. 硬件平台选择本课程设计采用STM32F103C8T6单片机作为控制核心，具有较高的性价比和丰富的外设资源，适合用于中小规模的自动化控制系统。

2. 温度传感器选择本课程设计采用DS18B20数字温度传感器，具有精度高、响应速度快、可靠性强等优点，适合用于工业自动化控制系统。

3. LCD显示屏选择本课程设计采用1602A型液晶显示屏，具有低功耗、易于控制等优点，适合用于小型自动化控制系统。

4. 其他外设选择本课程设计还需要使用继电器、蜂鸣器、电阻等外设实现各项功能。

四、软件系统设计1. 系统架构设计本课程设计采用分层结构设计，将整个软件系统分为数据采集层、控制层和用户界面层三个部分。

其中数据采集层负责获取环境温度数据；控制层根据设定温度和当前环境温度输出PWM信号调节加热器功率；用户界面层负责显示当前环境温度和设定温度，并实现报警功能。

2. 数据采集层设计数据采集层主要负责获取环境温度数据，并将其转换为数字信号供单片机处理。

本课程设计采用DS18B20数字温度传感器实现温度测量功能，具体实现步骤如下：（1）初始化DS18B20传感器。

（2）发送读取温度命令。

PLC考题——加热器温度控制回路组态一、温度控制回路的建立某天然气脱碳装置加热器使用热媒油进行加热，在加热器的进口有一个阀FV101，受加热器罐体的温度（TT101/TT102）和阀后流量（FT101）的串级控制。

加热器温度不允许超高。

流程简图如下：二、控制功能要求1、2个温度变送器TT101、TT102(AI1、AI2)的量程范围为0~200℃；2个温度变送器温度差在20℃时，认为两个温度变送器有效，采用平均值作为计算（平均值计算时L11亮，低值计算时L11灭）；如果温度差超过20℃，则认为低值有效，则选用低值计算；2、流量变送器（AI3）的流程范围为0-30m3/h，流量测量值进行累积计算，使用AO2来显示分钟累积值；手动按下START按钮（P4），开始累积（累积时灯L24亮）；再按一下按钮，累积暂停（L24灭）；再按一下按钮，累积继续；1秒内连续按下2次按钮，累积归零（归零时灯L14亮）。

此时，再按按钮，累积又开始。

3、流量控制阀（AO1）应该按照工艺要求选择阀门类型；流量控制器和温度控制器的作用形式应该正确；4、温度变送器TT103联合TT101和TT102的计算值做关断逻辑表决：当未进行旁通时，温度高于180度，执行2OO2的逻辑（2OO2逻辑灯L5亮）；当TT103旁通时（S1拨上），取用1OO1的表决逻辑（L15亮）；当计算值旁通时（S2拨上），取用1OO1的表决逻辑（L25亮）。

然而，当温度高已经触发，则旁通失效。

关断时，关断灯L1亮；5、一旦关断，控制阀应该关闭（关闭时，L5亮），流量累积暂停（L24灭）；当关断信号恢复，按下复位按钮（P3），则控制阀直接打开50%，然后阀门受自动系统控制，流量累积继续。

6、关断阀可以手动控制：S3拨上为手动，无关断信号时，通过按下P1（L2常亮，L4灭），开阀命令，按下P2（L4常亮，L2灭），关阀命令；有关断时，不允许打开，直到关断信号消除；按下P1后，开始计时，如果在5秒内阀门还没有动作，产生阀门未动作报警（L12灯亮）；如果已经动作，但是在10秒内，没有开到位，则产生阀门未开到位报警（L3灯亮）；开到位则L22灯亮。

长安大学《单片机原理及接口技术》课程设计（简易温度控制系统）专业：电气工程及其自动化学号： 2804060132姓名：任晴利指导老师：段晨东时间： 2008.12.22～2009.01.03目录目录。

题目。

摘要。

需求分析。

方案比较。

硬件设计。

硬件电路设计。

总体电路设计。

软件设计。

调试及结果分析。

附录1 电路程序。

附录2 电路总图。

题目：简易温度控制系统一．任务设计并制作一个简易的单片机温度自动控制系统（见图一）。

控制对象为自定。

图一 恒温箱控制系统二．要求设计要求如下（1）温度设定范围为40℃～90℃，最小区分度为1℃（2）用十进制数码显示实际温度。

（3）被控对象温度采用发光二极管以光柱形式和数码形式显示。

（4）温度控制的静态误差≤2℃。

扩充功能：控制温度可以在一定范围内设定，并能实现自动调整，以保持设定的温度基本保持不变（测量温度时只要求在现场任意设置一个检测点）。

恒温箱 执行器 可编程 控制器 显示器 变送器 设置键盘 电源 220V AC 温度传感器摘要本系统以A T89S52单片机芯片为核心，组成温度测量和控制系统，采用DS18B20数字温度传感器对温度进行实时采样，并将测量结果用数码管实显示，可以运用键盘按钮对温度进行设定，并且驱动加热器或制冷器将温度调整到设定温度，其功能完善，人机界面良好，可靠性高，AbstractThe system to single-chip AT89S52 chip as the core, the composition of the control of temperature control system of the adoption of digital temperature sensor DS18B20 temperature sampling, real-time display with digital temperature control, you can use the keyboard for temperature regulation, the use of heater and cooler temperature adjustments to improve its functions, a good man-machine interface, high reliability一、需求分析根据题目的具体要求，经过阅读思考，可对题目的具体任务、功能、技术指标等作如下分析。

过程控制课程设计设计目的该课程设计旨在通过学生对过程控制的理解和操作，培养学生的控制思维和控制技能，进一步提高学生的实验能力和动手能力。

学生在课程设计中将学习到以下内容：•理解基本的控制理论和方法；•学会使用常见的控制器和传感器；•掌握实验过程中的问题分析与解决能力；•熟悉控制系统的建模和仿真；•了解实际工业控制应用。

设计内容该课程设计的主要内容为：使用Arduino单片机，设计一个智能温度控制系统。

设计要求1.通过调节加热器的开关，使得温度设置值与实际温度值尽可能相等；2.使用温度传感器采集实时温度，并使用数码管显示实时温度；3.设计一个PID控制器，实现自动调节；4.设计一个可调节的电位器，用于调节PID控制器的P、I、D三个参数。

设计步骤步骤1：硬件接口设计由于该课程设计需要使用Arduino单片机，因此需要进行硬件接口设计。

需要设计的接口有：•数码管模块接口；•温度传感器模块接口；•电位器模块接口；•加热器模块接口。

步骤2：控制系统建模和仿真在该设计中，需要通过建模和仿真来了解控制系统的各个部分。

需要进行的仿真工作包括：•建立温度传感器的数学模型；•建立加热器动态响应模型；•建立PID控制器模型。

步骤3：软件部分设计在实际操作中，需要使用软件来调节控制参数和显示实时温度。

需要进行的软件部分设计包括：•设计数字温度读取程序，实现从温度传感器传入数值；•设计PID控制器程序，实现调节控制器参数；•设计加热器控制程序，实现控制加热器的开关；•设计数码管显示程序，实现温度的实时显示。

步骤4：实验验证在完成硬件接口设计和软件部分设计后，需要进行实验验证。

在实验中需要进行以下操作：•设置温度值；•调节PID控制器参数；•查看实时温度数值；•记录和分析实验结果。

设计效果该课程设计通过实际的过程控制系统设计和实验，对学生进行了一次综合实践培训，有效地提高了学生对过程控制的理解和应用能力。

同时，该设计涉及到了硬件设计和软件开发两个方面，对学生的动手能力和编程能力也有很好的锻炼和提高。

热交换器温‎度控制系统‎一．控制系统组‎成由换热器出‎口温度控制‎系统流程图‎1可以看出‎系统包括换‎热器、热水炉、控制冷流体‎的多级离心‎泵，变频器、涡轮流量传‎感器、温度传感器‎等设备。

图1换热器‎出口温度控‎制系统流程‎图控制过程特‎点：换热器温度‎控制系统是‎由温度变送‎器、调节器、执行器和被‎控对象（出口温度）组成闭合回‎路。

被调参数（换热器出口‎温度）经检验元件‎测量并由温‎度变送器转‎换处理获得‎测量信号c‎，测量值c与‎给定值r的‎差值e送入‎调节器，调节器对偏‎差信号e进‎行运算处理‎后输出控制‎作用u。

二、设计控制系‎统选取方案‎根据控制系‎统的复杂程‎度，可以将其分‎为简单控制‎系统和复杂‎控制系统。

其中在换热‎器上常用的‎复杂控制系‎统又包括串‎级控制系统‎和前馈控制‎系统。

对于控制系‎统的选取，应当根据具‎体的控制对‎象、控制要求，经济指标等‎诸多因素，选用合适的‎控制系统。

以下是通过‎对换热器过‎程控制系统‎的分析，确定合适的‎控制系统。

换热器的温‎度控制系统‎工艺流程图‎如图2所示‎，冷流体和热‎流体分别通‎过换热器的‎壳程和管程‎，通过热传导‎，从而使热流‎体的出口温‎度降低。

热流体加热‎炉加热到某‎温度，通过循环泵‎流经换热器‎的管程，出口温度稳‎定在设定值‎附近。

冷流体通过‎多级离心泵‎流经换热器‎的壳程，与热流体交‎换热后流回‎蓄电池，循环使用。

在换热器的‎冷热流体进‎口处均设置‎一个调节阀‎，可以调节冷‎热流体的大‎小。

在冷流体出‎口设置一个‎电功调节阀‎，可以根据输‎入信号自动‎调节冷流体‎流量的大小‎。

多级离心泵‎的转速由便‎频器来控制‎。

换热器过程‎控制系统执‎行器的选择‎考虑到电动‎调节阀控制‎具有传递滞‎后大，反应迟缓等‎缺点，根具离心泵‎模型得到通‎过控制离心‎泵转速调节‎流量具有反‎应灵敏，滞后小等特‎点，而离心泵转‎速是通过变‎频器调节的‎，因此，本系统中采‎用变频器作‎为执行器。

过程控制系统与装置课程设计（论文）题目：换热器温度控制系统的设计课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目换热器温度控制系统的设计课程设计（论文）任务在某生产过程中，冷物料通过热交换器用热水（工业废水）和蒸汽对进行加热，工艺要求出口温度为140±2℃。

当用热水加热不能满足出口温要求时，则在同时使用蒸气加热，试设计换热器温度控制系统。

1.技术要求:测量范围：0-180℃控制温度：140±2℃最大偏差：5℃；2.说明书要求:确定控制方案并绘制原理结构图、方框图；选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号；确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；若设计由计算机实现的数字控制系统应给出系统硬件电气连接图及序流程图；编写设计说明书。

指导教师评语及成绩成绩：指导教师签字：年月日目录第1章换热器温度控制系统设计概述 .......................................................................第2章换热器温度控制系统设计方案论证 .................................................................第3章系统内容设计.....................................................................................................3.1 温度传感器的选择 ...............................................3.2 流量变送器的选择 ...............................................3.3 调节器的选择 ...................................................3.4 执行器的选择 ...................................................3.5 变送器的选择 ...................................................3.6 调节阀的选择 ...................................................第4章系统性能分析. (X)4.1参数整定........................................................4.2.控制算法的确定 (X)第5章课程设计总结 (XX)参考文献 (XX)第1章换热器温度控制系统设计概述换热器的应用广泛，比如中央空调系统，机械润滑油冷却系统，制药消毒系统，饮料行业消毒系统，船用冷却，化工行业特殊介质冷却系统日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。

二○一三～二○一四学年第一学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：过程控制与集散系统课程设计班级：自动化2010级4班学号： 2姓名：肖翔指导教师：万恒二○一三年十一月一．设计题目和设计要求；设计题目：加热炉出口温度控制系统的设计图１所示为某工业生产中的加热炉，其任务是将被加热物料加热到一定温度，然后送到下道工序进行加工。

加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。

在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。

被加热物料图1 加热炉出口温度系统但是，由于炉子时间常数大，而且扰动的因素多，单回路反馈控制系统不能满足工艺对炉出口温度的要求。

为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。

设计要求：1.绘制加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图。

2.以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度的副变量，构成炉出口温度对炉膛温度的串级控制系统，要求绘制该串级控制系统结构图。

3.假设主对象的传递函数为0140()(1)(2)G s s s =++，副对象的传递函数为02()(1)G s s =+40，主、副控制器的传递函数分别为sK s G c c 21)(11+=，22)(c c K s G =，1)()(21==s G s G m m ，请确定主、副控制器的参数（要求写出详细的参数估算过程）。

4.利用simulink 实现单回路系统仿真和串级系统仿真，分别给出系统输出 响应曲线。

二．设计任务分析（包括系统建模、控制方案）；单回路反馈控制系统（温度）：单回路反馈控制系统结构框图管式加热炉的控制目标是保证原料的出口温度达到设定值并维持在工艺要求范围内。

在加热炉工作的过程中，原料出口温度To受进入管式加热炉原料的初始温度和进入流量，燃料的流量和燃烧值的影响。

其中，原料的流量和燃料的流量是影响原料出口温度的主要因素。

第一章绪论1.1选题背景及意义加热炉是利用电能来产生蒸汽或热水的装置。

因为其效率高、无污染、自动化程度高，稳定性好的优点，冶金、机械、化工等各类工业生产过程中广泛使用电加热炉对温度进行控制。

而传统的加热炉普遍采用继电器控制。

由于继电器控制系统中，线路庞杂，故障查找和排除都相对困难，而且花费大量时间，影响工业生产。

随着计算机技术的发展，传统继电器控制系统势必被PLC所取代。

二十世纪七十年代后期，伴随着微电子技术和计算机技术的快速发展，也使得PLC 具有了计算机的功能，成为了一种以电子计算机为核心的工业控制装置，在温度控制领域可以让控制系统变得更高效，稳定且维护方便。

在过去的几十年里至今，PID控制已在工业控制中得到了广泛的应用。

在工业自动化的三大支柱（PLC、工业机器人、CAD/CAM）中位居第一。

由于其原理简单、使用方便、适应能力强，在工业过程控制中95%甚至以上的控制回路都采用了PID结构。

虽然后来也出现了很多不同新的算法，但PID仍旧是最普遍的规律。

1.2国内外研究现状及发展趋势一些先进国家在二十世纪七十年代后期到八十年代初期就开始研发电热锅炉，中国到八十年代中期才开始起步，对电加热炉的生产过程进行计算机控制的研究。

直到九十年代中期，不少企业才开始应用计算机控制的连续加热炉，可以说发展缓慢，而且对于国内的温度控制器，总体发展水平仍不高，不少企业还相当落后。

与欧美、日本，德国等先进国家相比，其差距较大。

目前我国的产品主要以“点位”控制和常规PID为主，只能处理一些简单的温度控制。

对于一些过程复杂的，时变温度系统的场合往往束手无策。

而相对于一些技术领先的国家，他们生产出了一批能够适应于大惯性、大滞后、过程复杂，参数时变的温度控制系统。

并且普遍采用自适应控制、模糊控制及计算机技术。

近年来，伴随着科学技术的不断快速发展，计算机技术的进步和检测设备及性能的不断提升，人工智能理论的实用化。

因此，高精度、智能化、人性化必然是国内外必然的发展趋势。

《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：姓名：同组人员：任课教师：**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 基本控制方案--------------------------------------------------------------------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行如下实验，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=∆后结束，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%20≤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） 对设计系统进行仿真设计，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。

微型计算机控制技术课程设计----电阻加热炉温度控制学院：信息工程学院专业班级：自动化0703班姓名：唐凯学号：07001139目录一、摘要二、总体方案设计1、设计内容及要求2、工艺要求3、要求实现的系统基本功能4、对象分析5、系统功能设计三、硬件的设计和实现四、数字控制器的设计）五、软件设计）1、系统程序流程图2、程序清单六、完整的系统电路图七、系统调试八、设计总结九、参考文献一、摘要温度是工业对象中主要的被控参数之一。

特别是在冶金、化工、机械各类工业中，广泛使用各种加热炉、热处理炉、反应炉等。

由于炉子的种类不同，所采用的加热方法及燃料也不相同，如煤气、天然气等。

但就控制系统本身的动态特性而言，均属于一阶纯滞后环节，在控制算法上基本相同，可采用PID控制或其他纯滞后补偿算法。

为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度，节约能源，对加热用的各种电炉要求在一定条件下保持恒温，不能随电源电压波动或炉内物体而变化，或者有的电炉的炉温根据工艺要求按照某个指定的升温或保温规律而变化，等等。

因此，在工农业生产或科学实验中常常对温度不仅要不断地测量，而且要进行控制。

二、总体方案设计设计任务用一台计算机及相应的部件组成电阻炉炉温的自动控制系统，并使系统达到工艺要求的性能指标。

1、设计内容及要求电阻加热炉用于合金钢产品热力特性实验，电加热炉用电炉丝提供功率，使其在预定的时间内将炉内温度稳定到给定的温度值。

在本控制对象电阻加热炉功率为8KW，有220V交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。

系统模型：2、工艺要求按照规定的曲线进行升温和降温，温度控制范围为50—350℃，升温和降温阶段的温度控制精度为+5℃，保温阶段温度控制精度为+2℃。

3、要求实现的系统基本功能微机自动调节：正常工况下，系统投入自动。

模拟手动操作：当系统发生异常，投入手动控制。

微机监控功能：显示当前被控量的设定值、实际值，控制量的输出值，参数报警时有灯光报警。

热工过程自动控制原理课程设计1. 引言本课程设计旨在通过实际的热工过程控制系统，帮助学生更好地理解热工过程自动控制原理。

本次课程设计主要包括以下内容：热工过程自动控制基础、温度控制、压力控制、流量控制和自动化程度优化等方面。

2. 热工过程自动控制基础热工过程自动控制系统是指通过自动化技术实现对热工过程的自动控制。

其中自动化技术包括传感器、执行器、控制器和人机界面等。

热工过程自动控制主要应用于各种生产过程中的热处理、加热、冷却、干燥、燃烧等环节。

热工过程自动控制系统的主要特点包括：控制精度高、响应速度快、控制范围广、操作简单等。

同时，热工过程自动控制系统也具有很强的适应性和可靠性。

3. 温度控制温度控制是热工过程自动控制系统中最常见的一种控制方式。

通过温度传感器采集实时温度信号，传输至控制器，由控制器通过调节执行器的动作实现温度的自动控制。

温度控制的主要方法包括：比例控制、积分控制、微分控制和PID控制等。

其中，PID控制是温度控制中最为广泛应用的一种控制方式，其控制精度高，响应速度快，适用于各种热工过程的自动控制。

4. 压力控制压力控制是一种常见的热工过程自动控制方式。

通过压力传感器采集实时压力信号，传输至控制器，由控制器通过调节执行器的动作实现压力的自动控制。

压力控制的主要方法包括：比例控制和PID控制等。

其中，PID控制同样适用于压力控制，其控制精度高，响应速度快，能够实现对不同范围的压力进行自动控制。

5. 流量控制流量控制是一种能够实现对液体或气体流量自动控制的控制方式。

通过流量传感器采集实时流量信号，并传输至控制器，由控制器通过调节执行器的动作实现对流量的自动控制。

流量控制的主要方法包括：比例控制、积分控制、微分控制和PID控制等。

其中，PID控制同样适用于流量控制，其控制精度高，能够较好地实现对液体或气体流量的自动控制。

6. 自动化程度优化热工过程自动控制系统的自动化程度是评价自动化程度的一个重要指标。

学号城建大学过程控制课程设计设计说明书某加热炉温度控制起止日期：2014 年 6 月 23 日至 2014 年 6 月 27 日学生班级成绩指导教师(签字)控制与机械工程学院2014年 6月27 日城建大学课程设计任务书2013 -2014学年第 2学期控制与机械工程学院电气工程及其自动化专业班级 13电气11班学号课程设计名称：过程控制设计题目：某加热炉温度控制完成期限：自 2014 年 6 月 23 日至 2014 年 6 月 27 日共 1 周设计依据、要求及主要容：一、设计任务某温度过程在阶跃扰动1/∆=作用下，其温度变化的数据如下：q t h试根据实验数据设计一个超调量25%δ≤的无差控制系统。

具体要求如下：p（1）根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的数学模型；（2）根据辨识结果设计符合要求的控制系统（控制系统原理图、控制规律选择等）；（3）根据设计方案选择相应的控制仪表；（4）对设计的控制系统进行仿真，整定运行参数。

二、设计要求采用MATLAB仿真；需要做出以下结果：（1）超调量（2）峰值时间（3）过渡过程时间（4）余差（5）第一个波峰值（6）第二个波峰值（7）衰减比（8）衰减率（9）振荡频率（10）全部P、I、D的参数（11）PID的模型（12）设计思路三、设计报告课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课程设计报告写作要求”。

四、参考资料[1] 何衍庆．工业生产过程控制（1版）．：化学工业，2004[2] 邵裕森．过程控制工程．：机械工业2000[3] 过程控制教材指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：年月日摘要在工业生产中必然地要求对加热炉的温度进行有效的控制，使之保持在某一特定的围。

而温度的维持又要求燃料在炉稳定地燃烧。

加热炉燃烧过程是受随机因素干扰的，具有大惯性、纯滞后的非线性过程。

本设计针对加热炉燃烧控制系统，主要介绍的控制方案有单回路控制系统、串级比值控制系统、单交叉限幅控制系统、双交叉限幅控制系统，并对每一种控制方案进行了理论分析。

目录一、设计目的 ......................................................................................... 错误！未定义书签。

二、设计要求 ......................................................................................... 错误！未定义书签。

三、实现过程 ......................................................................................... 错误！未定义书签。

1、系统概述 ........................................................................................... 错误！未定义书签。

1.1 加热炉.......................................................................................... 错误！未定义书签。

1.2 加热炉工艺过程 .......................................................................... 错误！未定义书签。

1.3 控制参数的选择及控制燃烧方案的确定 ................................ 错误！未定义书签。

1.4 加热炉的工艺结构及其设备组成 .............................................. 错误！未定义书签。

1.5 生产线的特点 .............................................................................. 错误！未定义书签。