6_高温烧结炉温度控制系统的设计(任务书)

《过程控制系统课程设计》任务书
一、设计题目
基于仪表的锅炉温度控制系统设计
二、设计目的要求及步骤
（一）设计目的
通过课程设计使学生将课本中所学的专业知识应用于设计实践，以巩固课堂学的专业知识，为今后的毕业设计打下良好的基础。

1.了解锅炉温度控制系统的组成及控制原理。

2.了解仪表的使用方法和调试过程。

3.了解过程控制系统设计的基本原则、内容与一般步骤。

（二）设计任务
1、选择控制方案。

2、绘制锅炉温度控制系统图。

3、确定系统传感与变送器的选择、数据采集系统、控制电路等。

4、说明系统工作原理，求出被控对象的传递函数，画出控制系统动态结构图。

5、完成系统调试、实验。

要求有调试步骤的说明，试验过程的说明，试验数据、过程曲线。

（三）设计要求
1、要求每个学生独立完成设计任务。

2、要正确运用设计资料。

3、设计程序。

4、在实验室条件下，通过试验调试初步验证其程序的正确性。

5、完成课程设计任务书。

6、要求提交成果。

（1）设计报告书一份；
（四）设计步骤
(1) 根据设计任务划分合适的照明回路；
(2) 使用MCGS组态软件编制程序，并上机调试；
(3) 最后进行系统综合调试并运行；
(4) 整理报告书。

三、成绩考核与评定
课程设计结束后，学生应提交教学大纲和设计任务书所规定完成的相关文
件，由指导教师按大纲的要求批阅，并综合课程设计过程中学生各方面的表现，评定学生的成绩。

一般分为五等：优秀、良好、中等、及格、不及格。

计算机控制技术课程设计-温度控制系统设计题目温度控制系统设计学院自动化学院专业自动化专业班级姓名指导教师2014 年 6 月 24 日课程设计任务书题目: 温度控制系统设计要求完成的主要任务: 被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。

可控硅控制器输入为0,5伏时对应电炉温度0,300?，温度传感器测量值对应也为0,5伏，对象的特性为二阶惯性系统，惯性时间常数为T1,20秒，滞后时间常数为τ,10秒。

1)设计温度控制系统的计算机硬件系统，画出框图;2)编写积分分离PID算法程序，从键盘接受K、T、T、T及β的值; pid3)通过数据分析T改变时对系统超调量的影响。

i4)撰写设计说明书。

时间安排:6月9日查阅和准备相关技术资料，完成整体方案设计6月10日—6月12日完成硬件设计6月13日—6月15日编写调试程序6月16日—6月17日撰写课程设计说明书6月18日提交课程设计说明书、图纸、电子文档指导教师签名: 年月日系主任(或责任教师)签名: 年月日摘要本次课程设计我设计的题目是温度控制系统。

通过专业课程的学习，我将引入计算机，单片机，传感器，以及PID算法来实现电炉温度的自动控制，完成课程设计的任务。

计算机的自动控制是机器和仪表的发展趋势，它不仅解放了劳动力，也比以往的人为监控更准确，更及时。

一旦温度发生变化，计算机监控系统可以立即检测到并通过模拟量数字通道传送到计算机。

计算机接收到信号后通过与给定值进行比较后，计算出偏差，再通过PID控制算法给出下一步将要执行的指令。

最后通过模拟量输出通道将指令传送到生产过程，实现机器仪表的智能控制。

本次课程设计用到了MATLAB这一软件，通过编写程序，将被控系统离散化。

再通过MATLAB中的simulink仿真功能，可以看到随着Ki，Kp，Kd改变波形发生的改变，从而可以通过波形直观地看出PID参数对系统动态性能的影响。

过程控制系统课程设计作者姓名：作者学号：指导教师：学院名称:专业名称：温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足重轻的作用。

温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。

最为常见的就是工业上使用电阻炉（本课程设计中的电烤箱即为电阻炉）处理和生产工业产品，最基本的要求是要保持炉内温度的恒定，并且在一定的扰动下，炉内的温度经过一定的调节时间能自动恢复正常值，从而保证所生产的产品质量.本设计基于单回路控制系统和PID控制器,使用计算机、铂电阻Pt100、控制箱、加热炉体和“组态王"软件设计电烤箱的炉温控制系统，使炉内温度基本保持在80℃不变，完成了系统所用到的设备的选型和组装接线，利用“组态王”软件编制上位机监控软件对炉内温度的采集和显示。

文中首先介绍了设计的背景和要求，接着对单回路控制系统做了简单的介绍，大致描述了通过组态王编制采集并绘制温度与时间曲线的步骤，并且介绍了整定PID控制器参数的步骤和结果，最终完成了利用单回路控制系统设计基于电烤箱的炉温控制系统，使其炉内温度经过一定的过渡过程始终维持在80℃。

关键词:电烤箱,单回路控制系统，PID控制，“组态王”软件，Pt100热电阻，CD901智能控制仪表，交流固态继电器摘要 (I)目录 (1)第一章引言 (3)1.1设计目的 (3)1。

2 设计背景及意义 (3)1。

3 设计任务及要求 (4)第二章单回路控制系统 (5)2.1 单回路控制系统简介 (5)2。

2 单回路控制系统的设计 (5)2。

2。

1 被控变量的选择 (6)2.2.2 操纵变量(控制参数）的选择 (6)2.2。

3测量变送问题和执行器的选择 (7)第三章硬件电路设计及原理 (8)3.1 系统设计 (8)3。

1。

1 方案论述 (8)3.1.2 系统原理图及工作原理 (9)3。

2 智能控制仪表设计 (10)3。

2.1 规格型号说明 (10)3。

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 锅炉过热蒸汽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：2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产工艺和控制原理进行介绍，针对具体设计选择相应的控制参数、被控参数以及过程检测控制仪表，并画出控制流程图及控制系统方框图。

3.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：①目录；②摘要；③生产工艺和控制原理介绍；④控制参数和被控参数选择；⑤控制仪表及技术参数；⑥控制流程图及控制系统方框图；⑦总结与展望；（设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）；⑧课程设计的心得体会（至少500字）；⑨参考文献（不少于5篇）；⑩其它必要内容等。

时间安排：具体时间设计内容1月4日指导老师就课程设计内容、设计要求、进度安排、评分标准等做具体介绍。

学生确定选题，明确设计要求1月5日——1月7日开始查阅资料，进行方案设计。

1月8日确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数1月11日——1月12日画控制流程图及控制系统方框图1月13日——1月14日撰写课程设计说明书1月15日上交课程设计说明书，并进行答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计。

控制系统采用串级控制以提高系统的控制性能，在系统中采用了主控-串级控制的切换装置，使系统可以适用于不同的工作环境。

通过使用该系统，可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器营壁温度不超过允许的工作温度。

工号：JG-0054889酒钢炼铁保障作业区论文设计题目热风炉燃烧温度控制系统设计厂区炼铁厂作业区保障作业区班组维护班姓名陈现伟2011 年05 月08 日论文设计任务书职工姓名：陈现伟工种：维护电工题目: 热风炉燃烧温度控制系统的设计初始条件：炼铁高炉采用内燃式热风炉,燃烧所采用的燃料为高炉煤气和转炉煤气。

两种燃料混合后进入热风炉燃烧室,再与助燃空气一起燃烧,要求向高炉送风温度达到1350℃，则炉顶温度必须达到1400℃±10℃。

要求完成的主要任务:1、了解内燃式热风炉工艺设备2、绘制内燃式热风炉温度控制系统方案图3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数4、撰写系统调节原理及调节过程说明书时间安排4月29－30日选题、理解设计任务，工艺要求。

5月1－3日方案设计5月4－7日参数计算撰写说明书5月8日整理修改主管领导签字：年月日目录摘要 (I)1内燃式热风炉工艺概述 (1)2热风炉温度串级控制总体方案 (2)2.1内燃式热风炉送风温度控制方案选择... (2)2.2内燃式热风炉温度串级控制系统框图 (4)3系统元器件选择 (4)3.1温度变送器 (5)3.2温度传感器 (5)3.3控制器及调节阀 (6)3.3.1调节阀的选择 (6)3.3.2控制器即调节器的选择 (6)4参数整定及调节过程说明 (7)4.1参数整定 (7)4.2调节过程说明 (8)学习心得及体会 (10)参考文献 (11)摘要过程控制通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术中最重要的组成部分之一。

过程控制的主要任务是对生产过程中的有关参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度、pH值和物性等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化，在保证产品质量和生产安全的的前提下，使连续性生产过程自动地进行下去。

由于控制对象的特殊性，除了具有一般自动化所具有的共性之外过程控制系统相对于其他控制系统还具有以下特点：控制对象复杂、控制要求多样；控制方案丰富；控制多属慢过程参数控制；定值控制是过程控制的一种主要控制形式；过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成。

哈工大科技园应用技术学院毕业论文设计题目：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；固态继电器目录摘要II目录II第一章控制系统设计11.1系统基本结构11.2预期达到的性能指标11.3温度检测电路及元器件选择21.3.1 放大器AD52221.3.2 桥式测量电路设计31.4单片机最小系统外围电路31.4.1 单片机805131.4.2 电源电路设计41.4.3 看门狗电路设计51.4.4 系统时钟电路设计61.5数据采集电路的设计71.5.1 模数转换器AD57471.5.2 多路转换开关CD405191.6键盘显示接口技术及报警电路101.6.1 8279的组成及工作原理101.6.2 管脚功能说明121.6.3 8279与键盘显示器的连接131.6.4 LED报警电路的设计141.7温度控制电路设计14第二章温控系统的软件设计162.1主程序流程图162.2键盘扫描和译码过程的流程图172.3通道数据采集的流程图172.4单片机主程序流程图18结论20致谢21参考文献22第一章控制系统设计1.1 系统基本结构本系统结构框如图1-1所示，系统由8051单片机、温度检测电路、模数转换电路、温度控制电路、8279键盘显示器等组成。

炉内温度由热电阻测温元件和电阻元件构成的桥式电路测量并转换成电压信号送给放大器的输入端，使信号变成0-5V电压信号，再经多路转换开关CD4051将信号送入A/D转换器，将此数字量经过数字滤波，标度转换后，一方面通过LED将炉温显示出来；另一方面，将该温度值与被测温度值比较，根据其偏差值的大小，采用比例微分控制（PID控制），通过固态继电器控温电路控制电炉丝的加热功率大小，从而控制电炉的温度，使其逐渐趋于给定值且达到平衡。

立式高温真空烧结炉控制系统的设计介绍了立式高温真空烧结炉系统结构、功能。

根据系统要求及操作工艺设计了基于分布式、模块化DCS 控制解决方案。

详细论述了控制系统的硬件配置、软件设计，实现了生产设备工艺运行工况实时监测，以及被控量的在线实时显示。

该控制方案具有硬件简单，组态灵活的特点，适用于中小型控制系统。

随着科学技术的不断发展，我国工业、国防、航天等领域都取得了长足的进步，这其中真空装备制造业不管是设备水平、制作工艺、控制技术也有了很大的提高。

加之科学技术的不断提高也促使材料领域的不断发展，在航空、航天、军工、能源、化工等领域一些特种材料、新材料得到了广泛的应用。

而真空热处理技术在这些特种材料、新材料的生产制造过程起着越来越重要的作用。

本文所述立式高温真空烧结炉主要适合于硬质合金、陶瓷材料、磁性材料、多孔材料等的真空烧结，能够满足各种耐高温氧化零件表面涂层的烧结要求，是为国内某航天军工企业研制的航天装备专用设备，主要由真空系统、炉体、底炉门平移与锁紧机构、封闭式水系统、加热电源系统及电气自动控制系统等组成，如本文介绍的高温烧结炉控制系统，是根据多年对各类真空炉控制设计、调试实践的基础上，依据计算机控制系统的体系结构，充分利用智能仪表、智能控制器、高端PLC 通讯协议的开放性及其与第三方组态软件的兼容性，运用先进的计算机网络技术，进行了分层、模块化的设计，且控制层中设备的数量可增减，系统组网简单灵活，二次开发无需大量工作。

整个系统的可靠性、先进性、通用性得到完美体现，多台真空炉的平稳可靠运行取得了良好效果。

参考文献[1]王锦标. 计算机控制系统[M]. 北京:清华大学出版社,2004.[2]杨劲松,张涛. 计算机工业控制[M]. 北京:中国电力出版社,2003.[3]SYSMAC CQM1H 可编程控制器编程手册[M].OMRON,1999.[4]组态王K立式高温真空烧结炉控制系统的设计tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。

目录目录 (1)引言 3第1章技术指标 (4)1.1基本功能要求： (4)1.2 提高功能要求： (4)1.3设计条件 (4)第2章系统设计方案 (6)2.1原理图设计 (6)2.2硬件设计 (6) (7)2.3软件设计 (7)2.3.1软件设计方案 (7)2.3.2程序清单（含必要的注释） (8)第3章单元电路设计 (26)3.1控制部分电路设计 (26)3．2矩阵键盘电路设计 (26)3.3显示部分电路设计 (28)3.3.1数码管内部原理图 (29)3.4温度采集模块电路设计 (31)3.4.1 DS18B20通信程序 (37)3.5继电器电路设计 (39)第4章测试与调整 (40)4.1电源电路检测 (40)4.2显示电路测试 (40)14.3单片机控制电路测试 (40)4.4矩阵键盘电路检测 (40)4.5 控制信号输出电路检测 (40)4.6温度采集电路检测 (40)4.7控制电路检测 (41)4.7总体电路测试 (41)第5章加热炉温控系统使用方法 (42)5.1系统连接方法 (42)5.2系统使用方法 (42)第6章设计小节 (43)6.1 设计任务完成情况 (43)6.2 问题及改进 (43)6.3 心得体会 (43)参考文献 (44)引言随着计算机技术的发展和普及,以单片机为核心的小型嵌入式设备,已经在工业自动化、办公自动化等领域得到了日益广泛的应用本课题对工业对象中主要的被控参数电阻炉炉温进行研究，设计了硬件电路和软件程序。

硬件电路选用STC12C5A60S2单片机及DS18B20，以STC12C5A60S2单片机为主体，构成一个能进行较复杂的数据处理和复杂控制功能的智能控制器，使其既可与微机配合构成两级控制系统，又可作为一个独立的单片机控制系统，具有较高的灵活性和可靠性。

单片机根据输入的各种命令，进行智能算法得到控制值，输出控制和脉冲信号，从而加热电阻炉。

软件程序脉冲采用中断方式。