热处理加热炉某电气控制系统设计

加热炉温度控制系统设计一、引言加热炉是一种常见的工业设备，用于将物体加热至一定温度。

在许多工业过程中，加热炉的温度控制至关重要，它直接影响到产品的质量和生产效率。

因此，设计一个稳定可靠的温度控制系统对于提高工业生产的效益十分重要。

本文将介绍一个基于控制理论的加热炉温度控制系统的设计。

二、控制系统设计原理1.温度传感器：温度传感器是测量加热炉内部温度的重要组成部分。

常用的温度传感器包括热电偶和热敏电阻。

传感器将温度信号转换为电信号，并将其发送给控制器。

2.控制器：控制器接收温度传感器发送的信号，并与设定值进行比较。

根据比较结果，控制器将控制信号发送给加热器以调整加热功率。

控制器通常使用PID控制算法，它根据偏差、积分和微分项来计算控制信号。

3.加热器：加热器是加热炉温度控制系统中的执行器。

根据控制信号，加热器可以调整加热功率，从而控制加热炉的温度。

三、温度传感器选择温度传感器的选择对于温度控制系统的性能至关重要。

常见的温度传感器有热电偶和热敏电阻。

在选择传感器时需要考虑以下因素：1.测量范围：根据加热炉的工作温度范围选择合适的传感器。

不同的传感器有不同的工作温度范围。

2.精度：传感器的精度对于控制系统的准确性非常重要。

一般来说，热电偶的精度比热敏电阻高。

3.响应时间：加热炉温度的变化通常需要快速响应。

因此，传感器的响应时间也是一个重要的考虑因素。

四、控制器设计1.控制算法选择：常见的控制算法有比例控制、积分控制和微分控制。

PID控制算法结合了这三种控制算法，被广泛应用于温度控制系统。

2. 参数调节：根据具体的应用场景和系统性能要求，需要对PID控制器进行参数调节。

常见的调节方法有Ziegler-Nichols方法和临时增减法。

3.控制信号输出：控制信号输出给加热器，影响加热功率。

一般来说，控制信号越大，加热功率越高，温度升高的速度越快。

五、系统测试和优化完成控制系统的设计后，需要进行系统测试和优化。

加热炉过程自动控制系统的设计以下是一个加热炉过程自动控制系统的设计方案，详细描述了系统的组成、工作原理及控制策略：一、系统组成：1.传感器：用于检测加热炉的温度、湿度、压力、流量等参数。

2.执行器：负责控制加热炉的加热功率、燃料供给、风量等。

3.控制器：根据传感器信号，通过计算和判断，产生相应的控制命令，控制执行器的动作。

4.人机界面：提供对加热炉过程的监控、设置和操作功能，使操作员能够方便地对加热炉进行调试和控制。

二、工作原理：1.传感器采集加热炉的各项参数，并将数据传输给控制器。

2.控制器根据传感器数据进行计算和分析，将所需的控制命令传输给执行器。

3.执行器根据控制命令控制相应设备的动作，如调节加热功率、燃料供给量、风量等。

4.执行器调整加热炉的工作状态，使其达到预定的温度、湿度、压力、流量等参数。

5.人机界面可以通过可视化界面显示加热炉的运行状态和参数，操作员可以通过界面进行参数设置和调整。

三、控制策略：1.温度控制：根据加热炉的加热需求，设置温度控制器的目标温度，并通过加热功率的控制来调节温度，使其尽量趋近目标温度。

2.湿度控制：根据加热炉的加热需求，设置湿度控制器的目标湿度，并通过蒸汽量或喷雾量的控制来调节湿度，使其尽量趋近目标湿度。

3.压力控制：根据加热炉的加热需求，设置压力控制器的目标压力，并通过调节燃料供给量和风量的控制来调节压力，使其尽量趋近目标压力。

4.流量控制：根据加热炉的加热需求，设置流量控制器的目标流量，并通过调节燃料供给量和风量的控制来调节流量，使其尽量趋近目标流量。

5.故障诊断与安全保护：系统可以检测加热炉的异常状态和故障情况，并进行相应的故障诊断和安全保护措施，如当温度超过安全范围时，自动切断燃料供给等。

加热炉温度控制系统设计[摘要] 加热炉温度控制系统广泛应用于冶金、化工、机械等各类工业控制中，并且在国民经济中占有举足轻重地地位，本文介绍了一种基于单片机地加热炉温度控制系统.本系统以单片机A T89C51为核心，由温度检测、变送及转换电路、控制电路、显示电路、键盘电路、报警电路等组成.本系统通过热电偶温度传感器对温度进行实时检测、变送并通过A/D转换电路转换为数字信号送给单片机，单片机对温度数据进行数字处理并进行PID运算计算出控制量，来改变固态继电器地导通和关断地时间，从而改变加热功率实现对温度控制.其中键盘电路可以对温度进行预设；显示电路可以显示当前温度，直观易懂，让人一目了然；当炉内温度过高或过低时，将会进行声光报警.该系统硬件成本低，控温精度较高，可靠性好，抗干扰，具有适合企业大规模生产地产品实用性.[关键词] 加热炉； AT89C51； PID控制；温度控制The Design of The Heating Furnace Temperature Control System[Abstract] The heating furnace temperature control system is widely used in metallurgy, chemical industry, machinery and other kinds of industrial control, and has play a decisive role in the national economy status, this paper introduces a kind of furnace temperature control system based on SCM.The AT89C51 microcontroller system as the core, by the temperature detection, transmission and conversion circuit, control circuit, display circuit, keyboard circuit, alarm circuit. The system through the thermocouple temperature sensor for temperature in real-time detection, transmission and conversion through the A/D is converted to a digital signal to the microcontroller, microcontroller for digital processing of temperature data and PID operations to calculate the control quantity, to change the solid state relay turn-on and turn-off time, thus changing the heating power of the temperature control. The keyboard circuit may be preset temperature。

摘要温度是流程工业中极为常见的热工参数，对它的控制也是过程控制的一个重点。

由于加热过程、加热装置特殊结构等具体原因，使得过程对象经常具有大时滞、非线性、难以建立精确数学模型等特点，利用传统的PID控制策略对其进行控制，难以取得理想的控制效果，而应用数字PID控制算法能得到较好的控制效果。

本文主要阐述了一种改进型的加热炉对象及其工艺流程，采用了PLC控制装置设计了控制系统，使加热炉的恒温及点火实现了自动控制，从而使加热炉实现了全自动化的控制。

此种加热炉可广泛应用于铝厂、钢厂等金属冶炼、金属加工行业以及化工行业。

此设计以工业中的电加热炉为原型，以实验室中的电加热炉为实际的被控对象，采用PID控制算法对其温度进行控制。

提出了一种适合电加热炉对象特点的控制算法，并以PLC 为核心，组成电加热炉自适应控制系统，其控制精度，可靠性，稳定性指标均远高于常规仪表组成的系统。

关键词：温度；电加热炉；PLC；控制系统Control System Design of BoilerABSTRACTTemperature is a very popular parameter of pyrology in flow industry，so temperature control is an emphases of process control.Considering some special condition such as heating mechanism and the special structure of heater there are often some features such as long time lag，nonlinearity and difficulties of modeling of targets of process.It's difficult to control very well by traditional PID algorithm，the Digital PID control algorithm can get better control effect.This article described a type of imp roved regenerative heating furnace, which makes the temperature invariable and auto ignition using PLC. It can be available in aluminum and steelmill and other metal industry, which can bring obvious economic and social benefits.The industrial design of the prototype electric oven to laboratory electric furnace of the real object, PID control algorithm for temperature control.The paper presents a target for electric furnace characteristics of control algorithms, and PLC as the core to form the furnace adaptive control system. Control accuracy, reliability and stability indicators are much higher than the system which is consisted of the conventional instrument, thedesign uses PID algorithm to control its temperature.Keyword: Temperature；heating furnace；PLC；control system目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1选题的背景及意义 (1)1.2加热炉控制研究现状 (2)1.3本设计的主要工作及技术路线 (3)1.3.1主要工作 (3)1.3.2本论文的技术路线 (4)第二章控制方案确定 (5)2.1控制对象的数学模型及仿真 (5)2.2 电加热炉控制系统分析: (9)2.3控制系统的控制过程 (11)2.3.1 温度--流量串级控制系统 (11)2.3.2 液位-流量串级控制系统 (11)2.4 控制系统主要特色 (12)第三章PLC 控制系统硬件设计及仪表选型 (14)3.1系统特性分析 (14)3.2 PROFIBUS 现场总线介绍 (14)3.3电加热炉PLC系统结构 (15)3.4 PLC控制系统设计 (16)3.4.1 恒温控制系统 (16)3.4.2 恒压控制系统 (17)第四章控制系统的软件设计 (20)4.1 下位机软件设计 (20)4.1.1Step-7简介 (20)4.1.2下位机软件设计流程图 (22)4.2上位机软件设计 (22)4.2.1Win CC 简介 (23)4.2.2监控系统的设计 (24)第五章仪器仪表的选型 (26)5.1现场仪表的选型 (26)5.1.1控制阀的选型 (26)5.1.2节流装置的计算 (27)5.1.3电气阀门的定位器 (28)5.1.4 压力变送器的选型 (29)5.1.5 压力表的选型 (30)5.1.6流量计的选择 (30)5.1.7 温度变送器的选型 (31)5.1.8浮子液位计的选型 (32)5.2控制室仪表选型 (33)5.2.1PLC的选型 (33)5.2.2 控制柜的选型 (33)5.2.3安全栅的选型 (34)5.2.4供电箱的选型 (34)5.2.5智能调节器的选型 (35)5.3其他仪器的选型 (36)5.3.1水箱的选型 (36)5.3.2水泵的选型 (36)5.3.4接线箱的选型 (37)5.3.5三相调压模块的选型 (37)第六章总结和展望 (38)6.1 设计总结 (38)6.2 课题展望 (39)参考文献（References） (40)致谢 (42)第一章绪论1.1选题的背景及意义我国的电加热锅炉在10多年前问世，由于受到当时电力因素的制约，发展非常缓慢，只有几个非锅炉行业的厂家在生产。

加热炉温度串级控制系统设计摘要：生产自动控制过程中 ,随着工艺要求 ,安全、经济生产不断提高的情况下 ,简单、常规的控制已不能适应现代化生产。

传统的单回路控制系统很难使系统完全抗干扰。

串级控制系统具备较好的抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量，因此在复杂的过程控制工业中得到了广泛的应用．对串级控制系统的特点和主副回路设计进行了详述，设计了加热炉串级控制系统，并将基于MATLAB的增量式PID算法应用在控制系统中．结合基于计算机控制的PID参数整定方法实现串级控制，控制结果表明系统具有优良的控制精度和稳定性．关键词：串级控制干扰主回路副回路Abstract:Automatic control of production process, with the technical requirements, security, economic production rising cases, simple, conventional control can not meet the modern production. The traditional single-loop control system is difficult to make the system completely anti-interference. Cascade control system with good anti-jamming capability, rapidity, flexibility and quality control, and therefore a complex process control industry has been widely used. Cascade control system of the characteristics and the main and sub-loop design was elaborate, designed cascade control system, furnace, and MATLAB-based incremental PID algorithm is applied in the control system. Combination of computer-based control method to achieve PID parameter tuning cascade control, control results show that the system has excellent control accuracy and stabilityKeywords:Cascade control, interference, the main circuit, the Deputy loop目录1.前言 (2)2、整体方案设计 (3)2.1方案比较 (3)2.2方案论证 (5)2.3方案选择 (5)3、串级控制系统的特点 (6)4. 温度控制系统的分析与设计 (7)4.1控制对象的特性 (7)4.2主回路的设计 (8)4.3副回路的选择 (8)4.4主、副调节器规律的选择 (8)4.5主、副调节器正反作用方式的确定 (8)5、控制器参数的工程整定 (10)6 、MATLAB系统仿真 (10)6.1系统仿真图 (11)6.2副回路的整定 (12)6.3主回路的整定 (13)7.设计总结 (16)【参考文献】 (16)1.前言加热炉是炼油、化工生产中的重要装置之一。

加热反应炉PLC控制系统设计一、PLC控制系统设计原理PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用的工业自动化控制设备。

它是一种专门用于控制工业过程的全固态电子设备，能够根据输入信号的逻辑关系，进行逻辑运算、定时和计数等，产生相应的输出信号，实现对设备的自动控制。

1.信号输入：将反应炉的各种传感器信号接入PLC，包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等，可以实时监测反应炉的工作状态。

2.信号处理：PLC对输入的传感器信号进行处理和运算，得到相应的控制逻辑。

3.控制输出：根据控制逻辑，PLC通过输出模块控制电机、阀门等执行机构，实现对反应炉的控制。

4.监控显示：PLC通过人机界面，将反应炉的实时数据显示出来，包括温度、压力、流量等参数，方便操作员进行监控和调试。

二、PLC控制系统硬件设计PLC控制系统的硬件设计包括PLC选择、输入输出模块的选择和布置等方面。

1.PLC选择：根据反应炉的控制需求和工作环境要求，选择适合的PLC型号和规格。

一般而言，可以选择功能丰富、稳定可靠的PLC产品，并确保可以满足反应炉控制的需求。

2.输入输出模块的选择和布置：根据反应炉的具体控制需求，选择相应的输入输出模块。

例如，需要温度传感器接口模块、压力传感器接口模块、流量传感器接口模块等。

在布置上，应将各个输入输出模块与相应的传感器和执行机构合理连接，进行布线。

3.电源供应：PLC控制系统的正常运行需要稳定可靠的电源供应。

因此，在硬件设计中，需要考虑到电源的选用和设计，确保PLC系统能够正常供电。

4.信号线路的防护：加热反应炉通常在恶劣的工作环境中，存在较高的温度、湿度和噪声等因素。

为了确保PLC控制系统的稳定性和可靠性，需要对控制信号线路进行合理的防护设计，如使用屏蔽线缆、接地措施等。

三、PLC控制系统软件设计PLC控制系统的软件设计包括PLC编程和人机界面设计。

1.PLC编程：根据反应炉的控制需求，使用相应的编程语言进行PLC程序的编写。

热处理加热炉电气控制系统设计1. 简介热处理加热炉电气控制系统是加热炉的一个重要组成部分，主要负责加热炉的加热和控制过程。

在热处理加热炉加热和控制过程中，电气系统起着至关重要的作用，能够控制炉温的升降，确保产品质量。

2. 设计要求为了满足加热炉的加热和控制要求，热处理加热炉电气控制系统设计需要考虑以下几个要求：1.加热炉的加热速度和温度控制要求高精度；2.控制系统需要具备稳定性和可靠性，避免因电气控制问题造成安全事故；3.控制系统需要具备良好的可扩展性，以满足日后对加热炉控制的进一步需求。

3. 系统设计3.1 系统组成热处理加热炉电气控制系统主要由以下几个组成部分：1.加热控制器：用于控制加热炉的温度和加热速度；2.电源控制器：用于控制加热炉的电源，确保电气安全；3.信号采集模块：用于采集加热炉的各种数据，向控制器提供反馈。

3.2 设计原则在设计过程中，我们需遵循以下原则：1.系统应该具备高可靠性和稳定性，确保加热炉运行安全；2.系统应该尽可能简单，易于维护和管理；3.系统应该具备可扩展性和灵活性，以满足日后的需求。

3.3 系统配置为了满足系统要求，我们建议采用以下组合，并按如下方式进行配置：1.PLC控制器，可实现高精度的温度和加热速度控制；2.I/O模块，基于数字信号，用于采集和输出数据；3.控制面板，用于人机交互。

其中，人机交互板提供温度设定，模式选择和状态监测功能。

4.调节器，用于控制加热炉中的温度。

4. 系统代码设计系统代码是系统设计的重要组成部分。

在系统设计中，我们需要考虑以下几个方面：4.1 程序结构系统代码可以分成以下几个部分：1.采集数据：用于采集加热炉温度、传感器反馈和其他数据；2.温度控制：控制加热炉的加热速度和温度；3.炉温监测：提供炉温监测功能。

4.2 代码编写为了满足系统要求，在编写代码时，我们需要注意以下几个方面：1.考虑代码的可读性和可维护性；2.确保代码能够实现高精度的温度和加热速度控制；3.注意代码的稳定性和可靠性。

毕业论文（设计）加热反应炉PLC控制系统的设计学生姓名：郭凯指导教师：高艳萍(副教授) 专业名称：自动化所在学院：信息工程学院2011年6 月目录摘要 (I)Abstract .................................................................................I I 第一章引言 . (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3研究的内容 (1)第二章控制系统设备简介 (2)2.1 PLC的定义 (2)2.2 PLC的特点 (2)2.3 PLC的通信联网 (3)2.4 PLC的应用领域 (3)2.5 MCGS组态软件简介 (4)2.6 加热反应炉简介 (7)第三章控制画面的创建 (9)3.1工程的建立 (9)3.2变量的定义 (9)3.3控制画面的设计与制作 (10)3.4动画连接 (11)3.5控制程序的编写 (11)3.6 数据显示画面的设计与制作 (12)第四章控制系统的设计 (17)4.1加热反应炉对电气控制系统的要求 (17)4.2系统设计方案 (17)4.3 对象和范围的确定 (19)4.4 电路设计 (20)4.5系统硬件图设计 (20)4.6控制系统的软件设计 (23)第五章系统抗干扰措施 (27)5.1 电磁干扰的类型及其影响 (27)5.2 电磁干扰主要来源 (27)5.3 加热反应炉控制系统的抗干扰措施 (28)第六章结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)摘要加热反应炉是工业生产中的重要设备，为了安全生产避免事故的发生，应用PLC 对它进行实时监控是非常必要的。

本设计实现PLC对加热反应炉的可视化控制，该控制技术可以对真空炉的温度、真空度和水开关状态等参数进行检测，并根据操作前的设定值，进行升温和保温控制，实现加热反应炉内水位变化实时曲线和历史曲线的显示输出，当设备状态异常或各参数越限时立即报警。

电加热炉温度控制系统的设计1. 本文概述随着现代工业的快速发展，电加热炉在许多工业生产领域扮演着至关重要的角色。

电加热炉的温度控制系统，作为其核心部分，直接关系到生产效率和产品质量。

本文旨在设计并实现一种高效、精确的电加热炉温度控制系统，以满足现代工业生产中对温度控制精度和稳定性的高要求。

本文首先对电加热炉温度控制系统的需求进行了详细分析，明确了系统设计的目标和性能指标。

接着，本文对现有的温度控制技术进行了全面的综述，包括传统的PID控制方法以及先进的智能控制策略。

在此基础上，本文提出了一种结合PID控制和模糊逻辑控制的新型温度控制策略，以实现更优的控制效果。

本文还详细阐述了系统的硬件设计和软件实现。

在硬件设计方面，本文选择了适合的传感器、执行器和控制器，并设计了相应的电路和保护措施。

在软件实现方面，本文详细描述了控制算法的实现过程，包括数据采集、处理、控制决策和输出控制信号等环节。

本文通过实验验证了所设计温度控制系统的性能。

实验结果表明，本文提出的温度控制系统能够实现快速、准确的温度控制，且具有较好的鲁棒性和稳定性，能够满足实际工业生产的需求。

本文从理论分析到实际设计，全面探讨了一种适用于电加热炉的温度控制系统的设计方法。

通过结合传统和先进的控制技术，本文提出了一种高效、稳定的温度控制策略，为提高电加热炉的温度控制性能提供了新的思路和实践参考。

2. 电加热炉的基本原理与构造电加热炉作为一种高效、清洁且精准的热能产生设备，其工作原理基于电磁感应和电阻加热两种基本方式，而构造则包括电源系统、加热元件、温控系统、隔热保温结构以及安全防护装置等关键组成部分。

电磁感应加热：在特定类型的电加热炉中，尤其是应用于金属工件加热的场合，电磁感应加热原理占据主导地位。

这种加热方式利用高频交流电通过感应线圈产生交变磁场，当金属工件置于该磁场中时，由于电磁感应现象，会在工件内部产生涡电流（又称涡流）。

涡电流在工件内部形成闭合回路，并依据焦耳定律产生热量，即电流通过电阻时产生的热效应。

课程设计说明书（2011 /2012 学年第 2 学期）课程名称：《可编程序控制器》课程设计题目：热处理加热炉电气控制系统设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计周数：二周设计成绩：2012年6月21日目录一、课程设计目的 (3)二、课程设计正文 (3)2.1设计原理 (3)2.2设计内容 (3)2.2.1 加热炉原理 (3)2.2.2 PID控制 (4)2.3设计要求 (4)2.4 I/O地址分配 (5)2.5程序流程图 (6)2.6 PLC主程序 (7)2.7 PLC源程序 (12)三、课程设计总结 (14)四、参考文献 (15)五、附表 (16)1、课程设计目的（1）了解掌握PLC控制系统的常用编程思路、程序功能。

（2）了解热处理加热炉的结构和工作过程。

（3）掌握PLC控制程序对热处理加热炉电气的控制。

2、课程设计正文2.1 设计原理通过PLC控制电机M1和电机M2，实现对物品加热进出炉，炉门开关的要求，对加热保温阶段采用PID控制2.2 设计内容2.2.1 加热炉原理加热炉具有热量传递过程。

热量通过金属管壁传给工艺介质，因此它们同样符合导热与对流传热的基本规律。

但加热炉属于火力加热设备，首先由燃料的燃烧产生炽热的火焰和高温的气流，主要通过辐射传热将热量传给管壁，然后由管壁传给工艺介质，工艺介质在辐射室获得的热量约占总热负荷的70%~80%，而在对流段获得的热量约占热负荷的20%~30%。

因此加热炉的传热过程比较复杂，想从理论上获取对象特性是很困难的。

加热炉的对象特征一般基于定性分析和实验测试获得。

从定性角度出发，可以看出其传热过程为：炉膛炽热火焰辐射给炉管，经热传导、对流传热给工艺介质。

所以与一般传热对象一样，具有较大的时间常数和纯滞后时间。

特别是炉膛，它具有较大的热容量，故滞后更为显著，因此加热炉属于一种多容量的被控对象。

根据若干实验测试，并做了一些简化，可以用一介环节加纯滞后来近似，其时间常熟和纯滞后时间与炉膛容量大小及工艺介质停留时间有关。

第1章加热炉控制系统1.1加热炉控制系统工程背景及说明加热炉自动控制（automatic control of reheating furnace），是对加热炉的出口温度、燃烧过程、联锁保护等进行的自动控制。

早期加热炉的自动控制仅限控制出口温度，方法是调节燃料进口的流量。

现代化大型加热炉自动控制的目标是进一步提高加热炉燃烧效率，减少热量损失。

为了保证安全生产，在生产线中增加了安全联锁保护系统。

影响加热炉出口温度的干扰因素很多，炉子的动态响应一般都比较迟缓，因此加热炉温度控制系统多选择串级和前馈控制方案。

根据干扰施加点位置的不同，可组成多参数的串级控制。

使用气体燃料时，可以采用浮动阀代替串级控制中的副调节器，还可以预先克服燃料气的压力波动对出口温度的影响。

这种方案比较简单，在炼油厂中应用广泛。

这种控制的主要目的是在工艺允许的条件下尽量降低过剩空气量，保证加热炉高效率燃烧。

简单的控制方案是通过测量烟道气中的含氧量，组成含氧量控制系统,或设计燃料量和空气量比值调节系统,再利用含氧量信号修正比值系数。

含氧量控制系统能否正常运行的关键在于检测仪表和执行机构两部分。

现代工业中都趋向于用氧化锆测氧技术检测烟道气中的含氧量。

应用时需要注意测量点的选择、参比气体流量和锆管温度控制等问题。

加热炉燃烧控制系统中的执行机构特性往往都较差，影响系统的稳定性。

一般通过引入阻尼滞后或增加非线性环节来改善控制品质。

在加热炉燃烧过程中，若工艺介质流量过低或中断烧嘴火焰熄灭和燃料管道压力过低,都会导致回火事故，而当燃料管道压力过高时又会造成脱火事故。

为了防止事故，设计了联锁保护系统防止回火和温度压力选择性控制系统防止脱火。

联锁保护系统由压力调节器、温度调节器、流量变送器、火焰检测器、低选器等部分组成。

当燃料管道压力高于规定的极限时，压力调节系统通过低选器取代正常工作的温度调节系统，此时出料温度无控制，自行浮动。

压力调节系统投入运行保证燃料管道压力不超过规定上限。

控制系统综合设计报告题目: 加热炉温度控制系统设计报告题目：加热炉温度控制系统设计一、 课程的要求和意义（一 ）课程设计的具体要求 1、加热炉温度单回路反馈控制系统。

2、以加热炉温度为主变量，夹套温度为副变量，构成加热炉出口温度与夹套温度的串级控制系统。

被加热物料流过排列炉膛四周的夹套后，加热到炉出口工艺所要求的温度。

在加热用的装有一个调节阀，用以控制夹套温度控制，以达到控制出口温度的目的。

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。

3、利用Simulink 实现单回路系统仿真和串级系统仿真，得出系统输出响应曲线，根据两种系统仿真结果分析串级控制系统的优缺点，验证串级系统是否能提高控制的精度。

本设计是通过加热炉两种控制方案的对比并利用MATLAB 中的Simulink 进行系统仿真，采用衰减曲线法进行参数的整定，通过比较两种方案，最终说明加热炉串级控制系统的设计方案在实际控制中的优越性。

4、要求设计的系统满足快速、准确、稳定，且超调量8%≤δ≤10%。

5、给定各传递函数如下：主控制对象加热炉温度传递函数:011()(301)(31)G s s s =++副对象对象夹套温度传递函数:0221()(101)(1)G s s s =++主PID 控制器的传递函数为：111()(1)c I G s K T s=+副PID 控制器的传递函数为：22()c G s K =二、 加热温度控制系统设计（一） 加热炉单回路温度控制系统结构图加热炉温度单回路控制系统结构框图 （二） 加热炉温度串级控制系统结构图加热炉温度串级控制系统结构框图图3加热炉温度串级控制系统结构图图1加热炉单回路温度控制系统结构图PID 调节器调节装置夹套加热炉温度反馈 1()t+- ++ + 干扰 干扰 图2 加热炉温度单回路控制系统结构框图 +（三）衰减曲线法参数整定的相关资料（1）衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间TI放在最大，微分时间T D 放到最小，比例放大倍数KC设为1;（2）然后使KC 由小往大逐步改变，并且每改变一次KC值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。