温度检测与控制实验系统论文
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CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 本科生毕业论文题目PID温控系统的设计及仿真学生指导教师学院信息科学与工程学院专业班级完成时间年月摘要温度是工业控制的主要被控参数之一。
可是由于温度自身的一些特点,如惯性大,滞后现象严重,难以建立精确的数学模型等,给控制过程带来了难题。
要对温度进行控制,有很多方案可选。
PID 控制简单且容易实现,在大多数情况下能满足性能要求。
模糊控制的鲁棒性好,无需知道被控对象的数学模型,且在快速性方面有着自己的优势。
研究分析了PID 控制和模糊控制的优缺点,把两者相互结合,采用了用模糊规则整定P K 、I K 两个参数的模糊自整定PID 控制方法。
本研究以电烤箱为控制对象,用MATLAB 软件对PID 控制、模糊控制和参数模糊自整定PID 控制的控制性能分别进行了仿真研究。
仿真结果表明PID 对于对象模型复杂和模型难以确定的控制系统具有很大的局限性,不能满足调节时间短、超调小的技术要求。
由于模糊控制的理论(如量化因子和比例因子的确定问题)并不完善,其可能获得的控制性能无法把握,而且模糊控制易受模糊规则有限等级的限制而引起稳态误差。
参数模糊自整定PID 控制吸收前两种方法的长处,满足了调节时间短、超调量为零且稳态误差较小的控制要求。
因此本论文最终确定采用参数模糊自整定PID 控制方案。
本系统硬件采用了以 AT89C52 单片机为核心的温度控制器,选用 k 型热电偶为温度传感器结合MAX6675芯片构成前向通道,同时双向晶闸管和SSR 构成后向通道,由按键、LED 数码显示器及报警单元等组成人机联系电路。
关键词:单片机,PID ,模糊控制,仿真ABSTRACTTemperature is one of the main parameters in the industrial process control.Yetthere are difficultiesto have a good control oftemperature becauseof the characteristics of the temperature itself:the temperature inertia is great, its time-lag is serious and it is hardto establish an accurate mathematical model.There are many methods to be selected in order to control a system. The PID controlis simple,easily realized andin most casesit meetsthe control demand. Fuzzy control has the advantage of quickness,itsrobustness is good and there is no needto know theobject ’smathematical model.This paper analyses the advantages and disadvantages of both PID control and fuzzycontrol and es to the method of bining them together,fuzzy self-tuningPID control. In this method,P K and I K of the PID controller are adjusted by fuzzy control rules .In the paper simulations of PID control, fuzzy control and fuzzyself-tuning PID control are done by MATLAB to control a electric oven.Conclusions are that for those control objects of which models are plicated or hard to establish,the PID method has limitation and doesn ’t meet the control demand. As the fuzzy control method theory is not perfect, a good control performance cannot be expected. And it could easily cause the steady-state error for it is restricted by limited grades of the fuzzy rules.Finally the fuzzy self-tuning PID control method is selected, since it meets the control demands.In this paper AT89C52 is used as controller, toward access is posed of K which is used as the temperature sensor and MAX6675.Backward access is posed of bidirectional thyristor and SSR. Man-machine circuit is posed of keyboard, LED and warning unit, etc.Key words :Micro Controller, PID Control, Fuzzy Control, Simulation目 录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1 课题的提出及意义11.2 控制系统背景介绍11.3 当代温控系统及智能算法2第二章温控系统的设计52.1 温控系统的总体设计52.1.1 温控系统设计的基本原则52.1.2 温控系统的结构及设计62.2 温控系统的硬件设计72.2.1 前向通道设计72.2.2 后向通道设计102.2.3 人机通道设计11小结15第三章系统控制方案163.1 PID 控制163.1.1 PID的概述163.1.2 PID 控制的基本理论及特点163.2 模糊控制183.2.1 模糊控制的概述183.2.2 模糊控制的基本原理及特点183.3 模糊PID 控制19小结21第四章仿真研究224.1 MATLAB及其模糊逻辑工具箱和仿真环境simulink224.2 仿真和优选234.2.1 控制对象模型234.2.2 仿真和方案选择25小结32第五章总结与展望335.1 主要工作容335.2 工作小结335.3 存在的问题及未来的方向34结束语35参考文献36第一章绪论1.1 课题的提出及意义温度是生产过程和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数。
摘要温度与生物的生活环境密切相关,不同的生物或物体对温度的要求都不同。
随着智能控制技术不断的发展,在现代工业生产以及科学实验的许多场合,为了获取生物或物体所需求的温度,需要及时准确的获取温度信息,同时完成对温度的预期控制,这时候温度检测与控制系统就显得尤其的重要。
因此,温度检测系统的设计与研究一直备受广大科研者重视。
本次课题设计了一个低成本,高精度的恒温箱。
该设计主要从硬件和软件两个方面出发:1)在硬件上,选择AT89C52单片机为核心,采用了TL431组成2.5V的恒流源,并以Pt100温度传感器作为温度检测仪器,通过ICL7135模数转换器采集数据,用LED数码管作为显示器,构成了一个恒温箱;2)在软件上,设计了温度检测算法,并在C语言编程环境下,编写了相应的程序来实现所设计的算法。
最后通过Proteus ISIS与Keil的联合仿真,保证了算法的可行性。
通过仿真实验可以发现所设计的系统可以较好的检测、控制并且保持温度。
但是由于温度调节的迟滞性以及设计上的不足,该系统具有一定的局限性。
关键词:温度检测;AT89C52单片机;恒温箱;C语言编程ABSTRACTTemperature is closely related to life and environment. Different creature or object have different requirements to temperature. With the development of the intelligent-control- technology, and in order to arrive to the creature's or object's temperature-demand, we should take the information of temperature timely and accuratly, and control the temperature to the expected degree, in the modern industrial production and scientific experiment many occasions . I n this situation, the testing and controlling system for temperature is especially important. Therefore, the designs for temperature detection system attract researchers' attentions.In this dissertation, we designed a box with constant temperature which has low cost as well as high accuracy. We designed the system mainly from two aspects: hardware and software1)Hardware's design: At first, we chosed AT89C52 SCM as the core of the system. And then we selected TL431 to compose the 2.5 V constant and Pt100 temperature sensor for testing temperature. At last, we collecte data througn theICL7135 ADC and display data them on the LED. All of this consists of a the constant-temperature-box;2)Software's design: In this papar, we designed a algorithm detecte temperature and implemented it based on the C programming language's environment. Finally we did a series of simulation experiment through the Proteus ISIS and Keil to ensure that the algorithm is feasible.Simulation results show that the system designed had a very good effect on temperature's detection, controlling and keeping . Because of the adjustmentand of the temperature and the insufficiency of the design, this system has some limitations.Keywords:Temperature detection;AT89C52 SCM; Box of constant temperature ;C language programming毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
PID温控系统的设计及仿真毕业论文摘要:本论文针对PID温控系统的设计和仿真展开研究。
首先,介绍了PID控制器的基本原理和工作方式,并分析了PID控制器在温控系统中的应用。
然后,基于MATLAB/Simulink软件,建立了PID温控系统的数学模型,并进行了系统的仿真。
通过对比分析不同PID参数的变化对温度控制系统的影响,最终得到了最优的控制参数。
关键词:PID控制器,温控系统,MATLAB,仿真1.引言温控系统在日常生活中被广泛应用,例如家用温度控制、工业生产过程中的温度控制等。
PID控制器作为一种经典的控制方法,被广泛应用于温控系统中。
本论文旨在设计一个PID温控系统,并通过仿真实验分析不同PID参数对系统性能的影响,从而得到最优的控制参数。
2.PID控制器原理及应用PID控制器是一种反馈控制器,根据控制量与设定值之间的差异来调整输出信号。
它由比例环节、积分环节和微分环节组成,可以有效地抑制温度偏差、提高控制系统的稳定性和精度。
PID控制器在温控系统中的应用十分广泛。
通过对温度传感器采集到的信号进行处理,PID控制器可以实时调整控制系统的输出信号,从而控制温度在设定范围内波动。
PID控制器的参数调整对于系统性能和稳定性具有重要影响。
3.温控系统的数学模型建立基于PID控制器的温控系统可以用数学模型来描述。
以温度T为控制对象,控制量为输出温度U,设定温度为R,PID控制器的输出为Y。
根据温控系统的动力学特性,可以建立如下的数学模型:T * dY(t)/dt = Kp * (R - Y(t)) + Ki * ∫(R - Y(t))dt + Kd * d(R - Y(t))/dt其中Kp为比例系数,Ki为积分系数,Kd为微分系数。
4.温控系统的仿真实验通过MATLAB/Simulink软件,搭建了PID温控系统的仿真模型。
根据数学模型,设定了温度的变化范围和输出的控制参数。
在仿真实验中,通过对比分析不同PID参数的变化对温度控制系统的影响。
基于单片机的温度控制系统设计基于单片机的温度控制系统设计摘要:现今,单片机在检测和控制系统中得到了广泛的应用。
与此同时,温度是一个系统经常需要测量、控制和保持的量,而温度是一个模拟量,不能直接与单片机交换信息,因此需要采用适当的技术将模拟的温度量转化为数字量,在原理上虽然不困难但成本却较高,还会遇到其它方面的问题。
因此对单片机温度控制系统的研究有重要目的和意义。
The design of the temperature control system based on singlechip Abstract: Nowadays,the singlechip has a extensive application in the detect and control system.Meanwhile,the temperature is a variable parameter which need to test ,control and maintain in the system,however,the temperature is a analog quantity so that we cannot exchange message with the singlechip directly.In case that we should take appropriate technology to turn the temperature of the analog into the digital quantity. Even though the theory is not difficuilt ,the cost is sharply high.what is more,we would encounter others problems,too.Therefore,the research of the temperature control system based on singlechip is of high significance.一、系统参数要求:1.1温度参数:要求温度控制为(学号+50)℃,在本方案中标准温度为63℃;1.2外设口地址:以(学号+30)H为起始地址,本方案中以63H为起始地址,同时每增加一个外设,口地址+1。
基于plc温度控制系统的设计论文摘要:本设计论文基于PLC温度控制系统,旨在设计一个可靠、稳定、高效、精确的温度控制系统,应用于实际工业生产中。
通过研究传感器、执行器、控制器等硬件设备的特性和功能,并结合PID控制算法和PLC编程技术,实现对温度的自动控制和实时监测。
关键词:PLC、温度控制系统、PID控制、编程技术Abstract:This design paper is based on the PLC temperature control system with the aim of designing a reliable, stable, efficient, precise temperature control system that can be applied in industrial production. Through research of the characteristics and functions of hardware equipment such as sensors, actuators, and controllers, combined with PID control algorithms and PLC programming technology, we will achieve automatic control and real-time monitoring of temperature.Keywords: PLC, temperature control system, PID control, programming technology一、引言随着科技和工业的进步,现代化工业生产中需要用到大量的自动化控制系统来实现对生产过程的智能控制,提高生产效率和品质,还能有效地降低生产成本。
其中,温度控制系统是工业生产中最常用的自动化控制系统之一。
编号:( )字 号本科生毕业设计题目:姓名: 学号: 班级:二〇一四年六月基于CC2530的温度监测系统设计 信息工程2010-4班中国矿业大学本科生毕业设计姓名:学号:********学院:信息与电气工程学院专业:信息工程设计题目:基于CC2530的温度监测系统设计专题:指导教师:华钢职称:教授二〇一四年六月徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院信息与电气工程学院专业年级信息2010级学生姓名李明达任务下达日期:2013年12月30日毕业设计日期:2013年12月30日至2014年6月10日毕业设计题目:基于CC2530的温度监测系统设计毕业设计专题题目:毕业设计主要内容和要求:1.设计基于CC2530的无线温度检测节点;2.多个节点组成一跳网络;3.节点可睡眠;4.设计节点软件;5.简单设计上位机软件院长签字:指导教师签字:年月日指导教师评语(①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成绩:指导教师签字:年月日评阅教师评语(①选题的意义;②基础理论及基本技能的掌握;③综合运用所学知识解决实际问题的能力;③工作量的大小;④取得的主要成果及创新点;⑤写作的规范程度;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成绩:评阅教师签字:年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要本文主要对煤矿监控系统中温度的监测进行研究和分析,根据国内目前对于温度监测方法的研究,设计了一种基于CC2530的温度监测系统。
本文首先对本课题的研究意义及国内发展现状进行分析和研究,详细比较了几种现有的温度监测方法,根据煤矿监控系统所处的复杂环境需要,提出了基于CC2530的温度监测系统设计。
随后本文对设计所采用的ZigBee无线自组网技术和ZigBee开发套件进行了简要介绍,并对设计所采用的Z-Stack协议栈的工作流程作详细介绍。
前言随着电子技术的发展、数字电路应用领域的扩展,现今社会,产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势,设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注,尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注随着单片机技术的不断发展,控制设备也跟着不断变化,对产品试验环境的要求也越来越严格。
鉴于此,环境温度是试验环境中的一项重点,环境温度的高低直接影响产品的电气和机械性能参数,环境温度的准确度对测试温度的方法要求越来越高,而对环境温度的控制更显的重要。
温度检测的传统方法是使用诸如热电偶、热电阻、半导体PN结之类的模拟温度传感器。
信号经取样、放大后通过模数转换,再交由单片机处理。
被测温度信号从温敏元件到单片机,经过众多器件,易受干扰、不易控制且精度不高。
为了准确的测试与控制环境温度,因此,本系统采用一种新型的可编程温度传感器DS18B20,它能代替模拟温度传感器和信号处理电路,直接与单片机沟通,完成温度采集和数据处理。
DS18B20与AT89S52结合实现最简温度检测系统,该系统结构简单,抗干扰能力强,适合于恶劣环境下进行现场温度测量,有广泛的应用前景。
第一章绪论随着信息时代的到来,智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。
特别是近年来,温度控制系统已应用到人们生活的各个方面,但温度控制一直是一个未开发的领域,却又是与人们息息相关的一个实际问题。
针对这种实际情况,设计一个温度控制系统,具有广泛的应用前景与实际意义。
温度是科学技术中最基本的物理量之一,物理、化学、生物等学科都离不开温度。
在工业生产和实验研究中,像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内,温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一[1]。
比如,发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内;许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行;炼油过程中,原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。
没有合适的温度环境,许多电子设备就不能正常工作,粮仓的储粮就会变质霉烂,酒类的品质就没有保障。
温度检测与控制实验报告范文实验三十二温度传感器温度控制实验一、实验目的1.了解温度传感器电路的工作原理2.了解温度控制的基本原理3.掌握一线总线接口的使用二、实验说明这是一个综合硬件实验,分两大功能:温度的测量和温度的控制。
1.DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介Dalla半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量,如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
与前一代产品不同,新的产品支持3V~5.5V的电压范围,使系统设计更灵活、方便。
DS18B20测量温度范围为-55°C~+125°C,在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。
DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率,及用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后依然保存。
DS18B20内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20的管脚排列如下:DQ为数字信号输入/输出端;GND为电源地;VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。
光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码。
64位光刻ROM的排列是:开始8位(28H)是产品类型标号,接着的48位是该DS18B20自身的序列号,最后8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=某8+某5+某4+1)。
光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量,以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以0.0625℃/LSB形式表达,其中S为符号位。
随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现,温度自动检测和显示系统在很多领域得到广泛应用。
人们在温度检测的准确度、便捷、快速等方面有着越来越高的要求。
而传统的温度传感器已经不能满足人们的需求,其渐渐被新型的温度传感器所代替。
本文设计并制作了一个简易温度计。
本设计采用了单片机AT89S52和温度传感器DS18B20组成了温度自动测控系统,可根据实际需要任意设定温度值,并进行自动控制。
在此设计中利用了AT89S52单片机作为主控制器件,DS18B20作为测温传感器通过LCD数码管串口传送数据,实现温度显示。
通过DS18B20直接读取被测温度值,进行数据转换,能够设置温度上下限来设置报警温度。
并且在到达报警温度后,系统会自动报警。
本文设计是从测温电路、主控电路、报警电路等几个方面来分析说明的。
该器件可直接向单片机传输数字信号,便于单片机处理及控制。
另外,该温度计还能直接采用测温器件测量温度。
从而简化数据传输与处理过程。
此设计的优点主要体现在可操作性强,结构基础简单,拥有很大的扩展空间等。
关键词:单片机;温度传感器;温度计;报警With the rapid development of modern information technology and the gradual transformation of traditional industries to achieve, automatic temperature detection and display systems are widely used in many fields. People in the temperature measurement accuracy, convenient, rapid, and has a growing demand.This article was designed and produced a simple thermometer. This design uses a microcontroller AT89S52 and temperature sensor DS18B20 automatic temperature control system formed can be arbitrarily set the temperature according to the actual value and for automatic control. In this design using the AT89S52 microcontroller as the main control device, DS18B20 as an LCD digital temperature sensor tube through the serial transmission of data, to achieve temperature display. DS18B20 measured by direct reading temperature values, data conversion, to set the temperature to set the alarm on the lower temperature. And the temperature reaching the alarm, the system will automatically alarm.This design is from the temperature measurement circuit, main control circuit, alarm circuit, and several other aspects of the note. The device can transmit digital signals directly to the microcontroller, easy to handle and control MCU. In addition, the thermometer temperature measurement device can be used directly to measure temperature. The major advantages of this design is reflected in operable structural basis is simple, lots of expansion space.Keywords:AT89S52;DS18B20;thermometer;alarm目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 引言 (1)1.1 选题的背景 (1)1.2 选题的目的及意义 (2)1.3 论文结构 (2)2 设计的整体方案 (3)2.1 设计的主要内容 (3)2.2 设计性能要求 (4)3 器件的选择 (5)3.1 单片机的选择 (5)3.1.1 AT89S52的特点及选择原因 (5)3.1.2 AT89S52的工作模式及注意事项 (6)3.2 温度传感器的选择 (8)3.2.1 DS18B20的特点及选择原因 (8)3.2.2DS18B20的测温原理 (12)3.3 显示器的选择 (15)4 电路原理 (17)4.1 晶振电路与复位电路 (17)4.2 温度采集电路 (20)4.3 显示电路 (21)4.4 报警系统 (22)4.5 按键电路和指示灯电路 (23)5 程序原理及系统流程图 (23)5.1 主程序 (23)5.2 读出温度子程序 (24)5.3 温度数据显示子程序 (27)5.4设置温度上下限程序 (28)5.4 计时时间设置 (29)6 软件仿真 (31)6.1 软件介绍 (31)6.2 仿真过程 (32)7 实物的焊接与调试 (34)8 体会与展望 (36)8.1 设计总结 (36)8.2设计前景 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录A 系统总图 (40)1 引言1.1 选题的背景随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的。
温度检测与控制实验系统设计设计任务1、设计参数被测温度1200。
C,最大误差不超过±1。
C2、设计要求(1)被控对象为小型加热炉,供电电压220V AC,功率2kW,用可控硅控制加热炉温度;(2)通过查阅相关设备手册或上网查询,选择温度传感器、调节器、加热炉控制器等设备(包括设备名称、型号、性能指标等);(3)设备选型要有一定的理论计算;(4)用所选设备构成实验系统,画出系统结构图;(5)列出所能开设的实验,并写出实验目的、步骤、要求等。
课程设计评语设计报告成绩(30%)设计过程成绩(30%)答辩成绩(40%)总成绩摘要本文介绍了一个简单的温度检测与控制系统的设计。
该系统的被控对象为小型加热炉,供电电压为220VAC,功率2KW,被测温度1200度,误差不超过±1℃。
本设计通过热电偶测量加热炉内液体的温度,将热电偶的输出信号直接传输到调节器,该调节器内部集成有变送器,并且可设定给定温度值,本实验为1200度。
调节器将偏差信号输出到可控硅调功器,可改变晶闸管导通时间,从而调节输出平均电压的大小,实现加热炉温度的控制。
关键词: 热电偶调节器可控硅调功器目录第一章前言 (3)第二章设备选型 (3)2.1 温度传感器 (3)2.2 调节器 (5)2.3执行器 (7)第四章系统结构图 (12)第五章总结 (13)参考文献 (13)附录一:开设试验 (13)第一章前言温度是生活及生产中最基本的物理量,它表征的是物体的冷热程度。
自然界中任何物理、化学过程都紧密的与温度相联系。
在很多生产过程中,温度的测量和控制都直接和安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术指标相联系。
因此,温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。
在实际的生产实验环境下,由于系统内部与外界的热交换是难以控制的,其他热源的干扰也是无法精确计算的,因此温度量的变化往往受到不可预测的外界环境扰动的影响。
为了使系统与外界的能量交换尽可能的符合人们的要求,就需要采取其他手段来达到这样一个绝热的目的,例如可以让目标系统外部环境的温度与其内部温同步变化。
根据热力学第二定律,两个温度相同的系统之间是达到热平衡的,这样利用一个与目标系统温度同步的隔离层,就可以把目标系统与外界进行热隔离。
另外,在大部分实际的环境中,增温要比降温方便得多。
因此,对温度的控制精度要求比较高的情况下,是不允许出现过冲现象的,即不允许实际温度超过控制的目标温度。
特别是隔热效果很好的环境,温度一旦出现过冲,将难以很快把温度降下来。
这是因为很多应用中只有加热环节,而没有冷却的装置。
同样道理,对于只有冷却没有加热环节的应用中,实际温度低于控制的目标温度,对控制效果的影响也是很大的。
第二章设备选型2.1温度传感器求测温度1200度,误差不超过±1℃,所以决定了只能用铂铑等贵金属材料热电偶。
HAKK-WRR系列铂铑热电偶是一种传统的测温元件,具有热电性能稳定、抗氧化性强,适宜在氧化性、惰性气氛中连续使用。
长期使用温度为1600℃,短期使用温度为1800℃。
有纸记录仪其技术指标如下:1、测温范围: 0~1800℃2、测温精度:< ± 0.5% t3、时间常数:≤180s4、绝缘电阻:5MΩ(20℃时)5、规格尺寸:500,750,1000,1200(mm)HAKK-WRR系列铂铑热电偶又称高温贵金属热电偶,铂铑有单铂铑(铂铑10-铂铑)和双铂铑(铂铑30-铂铑6)之分,它们作为温度测量传感器,通常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用,组成过程控制系统,用以直接测量或控制各种生产过程中0-1800℃范围内的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面等温度。
铂铑热电偶为贵金属热电偶。
偶丝直径规定为0.5mm,允许偏差-0.015mm,其正极(BP)的名义化学成分为铂铑合金,其中含铑为30%,含铂为70%,负极(BN )为铂铑合金,含铑为量6%,故俗称双铂铑热电偶。
该热电偶长期最高使用温度为1600℃,短期最高使用温度为1800℃。
优点:铂铑热电偶在热电偶系列中具有准确度最高,稳定性最好,测温温区宽,使用寿命长,测温上限高等优点。
适用于氧化性和惰性气氛中,也可短期用于真空中,但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。
B 型热电偶一个明显的优点是不需用补偿导线进行补偿,因为在0~50℃范围内热电势小于3μV 。
缺点:铂铑热电偶不足之处是热电势,热电势率较小,灵敏读低,高温下机械强度下降,对污染非常敏感,贵金属材料昂贵,因而一次性投资较大。
铂铑热电偶的工作原理是铂铑热电偶是由两种不同成分的导体两端接合成回路时,当两接合点温度不同时,就会在回路内产生热电流。
如果热电偶的工作端与参比端存在有温差时,显示仪表将会批示出热电偶产生的热电势所对应的温度值。
基于测温精度要求很高,所以选择s 型热电偶,即铂铑-10铂型热电偶。
由表格知,当选择I级s 型热电偶时,其测温等级可以达到±1℃.本设计选择铂铑-铂WRP 系 列热电偶。
表一 允差等级表型 号 分 度 号测温范围℃保护管材料 热响应时间规 格 d L x lWRP-130 WRP2-130 S0-1300高铝质<150SΦ16 300x150350x200 400x250 450x300 550x400 650x500 900x750 1150x1000 1650x1500 2150x2000 WRP-131 WRP2-131 <360SΦ25 WRQ-130 WRQ2-130 R0-1300<150SΦ16 WRQ-131 WRQ2-131 <360S Φ25 WRR-130 WRR2-130 B0-1600刚玉管<150SΦ16 WRR-131 WRR2-131<360SΦ25表二 型号及规格名称分度号允差等级Ⅰ级 Ⅱ级允差值 测温范围℃ 允差值测温范围℃铂铑10—铂 WRS 或WRP WRS 或WRPK S±1℃或 ±(1+(t-1100)*0.003) 0~1300 ±1.5℃ 或 ±0.25﹪ 0~1300应系统要求,可选择WRP-130,热响应时间小于150s的I级热电偶。
2.2 调节器本设计采用数字调节器,内集成有变送器,可直接接热电偶,将调节后的信号转换为4-2 0MA或1-5V的标准信号输出。
数字调节器具有如下一些优点。
(1)功能丰富——调节灵活方便,在相同硬件配置下利用程序可实现多种功能。
(软件实现)(2)自诊断功能——可在运行中及时发现自身故障,避免误侧误控。
(3)数据通信功能——可组网增加信息量,扩大传输距离,易于集中监测。
(数据总线)(4)高性价比——在尺寸、功耗、价格方面相对模拟仪表具有明显优势。
本设计选择SPLC型数字指示调节器,其规格说明如下:1.构成:正面板:图一正面板侧面板(调整版):图二 侧面板2.主要功能(1)指示、给定、操作功能(2)控制功能:包括PV 上/下限报警、输入补偿、输出跟踪等(3)运算功能:包括基本运算、带设备编号的运算、条件判断、寄存器移位。
(4)程序功能:主程序—99步,子程序—99步,最多可有30个子程序。
设备—编程器SPRG ,语言—POL 语言,低速扫描(周期为0.2s ),最多执行240步。
高速扫描(周期为0.1s ),最多执行66步。
(5)通信功能:SLPC 调节器和SCMS 运算站的通信还有与上位机的通信。
(6)停电处理功能 (7)自诊断功能 3.结构图图三 结构图(1)CPU 采用8位微处理器8085A ,10MHZ 、0.2s 控制周期(最多可运行240步)。
(2)系统软件和用户程序存入内部32K EPROM 。
(3)现场设定数据及中间结果存入内部2K RAM 。
(4)5个模拟输入端,可以同时接受5路1~5V 直流电平信号。
CPU 键盘显示编程接口程序数据存储器通信接口模拟输出1~5V 故障报警模拟输入MUX 开关输入开关输出A/D 转换I/O 选择模拟输出4~20mA 输出转换开关D/A转换手动操作5路 AI 8路 DI 8路 DO(5)3个模拟输出端,1路4~20mA电流输出驱动执行器,2路1~5V联络信号。
(6)6个开关量输入/输出端,利用三态门电路切换输入、输出方式。
2.3执行器根据系统要求执行器选择可控硅调功器。
可控硅调功器就是一种以可控硅(晶闸管)为基础,以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器。
BHC6M-1三相通用型可控硅调压器是移相型的电力控制器,其核心部件采用国外生产的高性能、高可靠性的军品级可控硅触发专用集成电路。
输出触发脉冲具有极高的对称性及稳定性,且不随环境温度变化,使用中不需要对脉冲对称度及限位进行调整。
现场调试一般不需要示波器即可完成。
它可广泛的应用于工业各领域的电压电流调节,适用于电阻性负载、电感性负载、变压器一次侧及各种整流装置等。
主要应用领域:盐浴炉、工频感应炉、淬火炉温控;热处理炉温控;玻璃生产过程温控;金刚石压机加热;大功率充磁/退磁设备;半导体工业舟蒸发源;航空电源调压;真空磁控溅射电源;纺织机械;水晶石生产;粉末冶金机械;隧道电窑集散温控系统;彩色显像管生产设备;冶金机械设备;交直流电机拖动;石油化工机械;电压、电流、功率、灯光等无级平滑调节,恒压恒流恒功率控制等领域。
1.特点可用于主电路电源为1~450V、电源频率为50HZ/60HZ电网,特殊电压要求可定制(AC1V~2400V)。
同步电压范围宽AC1V~AC2400V。
采用移相式触发方式、适用于阻性负载、感性负载、变压器一次侧等各种负载类型。
能与国内外各种控制仪表、微机的输出信号直接接口。
一台仪表可以同时控制多台触发板。
具有软启动功能,减少对电网的冲击干扰,使主电路更加安全可靠。
脉冲输出对称度小于0.1度。
2.正常使用条件海拔不超过2000米。
工作环境温度-30℃~55℃。
空气最大相对湿度不超过90%。
运行地点无导电及爆炸性尘埃,无腐蚀金属及破坏绝缘的气体或蒸汽。
无剧烈震动和冲击3.技术规格额定输入电压三相380V、50/60Hz特殊电压要求可定制输入电压范围额定输入电压的15%可触发可控硅额定电流5A~20000A负载性质阻性、一般感性、纯感性、变压器一次侧、二次侧、电感线圈等大电感负载输入控制信号①4~20mA ②0~10Ma③0~5V④1~5V ⑤0~10v手动电位器控制过流保护输出电流≥1.8倍额定值时,10ms内截止输出响应速度半个周波之内10ms可控硅过热保护装置温度≥75℃时,截止输出控制电源功率≤10W软启动时间(可变)0~60S最大外型尺寸272×147×35mm4.接线端子说明及所对应主电路接线:图四接线图5.组合接线方式:手动自动切换控制方式手动控制方式自动控制方式图五接线方式图6.主电路接线图:图六 三相交流调压接线图 (负载△形接法)接线端子A 、B 、C 要与触发信号相对应。