【毕业论文】基于pid控制的淬火炉炉温控制系统的设计与开发word文档（定稿）

因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质温度。

温度控制电路电阻丝由过零触发型双向晶闸管整流电路驱动，通过调节加热阻丝上平均电压来控制加热功率，最终达到控制炉温目，其原理见图。

是晶闸管型光电隔离器件，它只能触发小功率晶闸管。

因此，本系统中通过控制双向晶闸管，再由控制主电路双向晶闸管序长度小于，四个口全部提供给拥护。

系统运行中需要存放中间变量较少，可不必再扩充外部。

综上所述二种方案，该设计选用方案二比较合适。

数学模型建立本设计针对个温区进行温度控制，要求控制温度范围，控制精度在。

温度探头选用热电偶。

输出电流信号，通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端电压，输入电流输出电压线性关系。

其对象温控数学模型为其中，为炉温，为输入电压，为炉子参数。

这三个参数都能通过实验方法得到。

控制算法确定调节是连续系统中技术最成熟应用最广泛种控制算方法。

它结构灵活，不仅可以用常规调节，而且可以根据系统要求，采用各种变型，如控制及改进控制等。

它具有许多特点，如不需要求出数学模型控制效果好等，特别是在微机控制系统中，对于时间常数比较大被控制对象来说，数字完全可以代替模拟调节器，应用更加灵活，使用性更强。

所以该系统采用控制算法。

在计算机控制系统中，控制规律实现必须用数值逼近方法。

当采样周期相当短时，用求和代替积分，用后向差分代替微分，是模拟离散化变为差分方程。

数字位置型控制算式为数字增量型控制算式为其中称为比例增益称为积分系数称为微分系数。

系统组成框图及工作原理系统硬件包括微控制器部分主机转换模块温度检测温度控制键盘与显示报警几个主要部分，系统组成框图如图所示。

报警电路单片机显示电路键盘可控硅控制器温度传感器光耦驱动电路淬火炉转换模块图系统组成框图工作原理淬火炉温度由温度传感器获得，经转换模块转换后送给单片机，然后经相应显示电路显示出来。

工作人员根据工序所需温度然后通过键盘把相应指令送入单片机，经过光耦驱动电路和可控硅控制器控制使淬火炉温度满足工序需要。

报警电路则是在淬火炉温度低于或高于时候发出报警信号。

硬件电路设计微控制器是种带字节可编程可擦除高性能位微处理器，俗称单片机。

单片机可擦除只读存储器可以反复擦除次。

该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能位和闪烁存储器组合在单个芯片中，是种高效微控制器。

单片机为很多嵌入式控制系统提供了种灵活性高且价格低廉方案。

转换模块系统中转换模块功能主要是由来实现，是位逐次逼近型转换芯片，片内有数据输出寄存器并有三态输出控制逻辑。

其运算方式灵活，可进行位转换，也可进行位转换，转换结果可直接位输出，也可先输出高位，后输出低位。

片内有时钟电路，无需外部时钟。

温度测量电路本系统采用热电偶来采集温度，热电偶是种感温元件，它把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质温度。

热电偶测温基本原理是两种不同成份均质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势，即热电动势，这就是所谓塞贝克效应。

两种不同成份均质导体为热电极，温度较高端为工作端，温度较低端为自由端，自由端通常处于个恒定温度下。

根据热电动势与温度函数关系，制成热电偶分度表，分度表是自由端温度在时条件下得到，不同热电偶具有不同分度表。

在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点温度相同，热电偶所产生热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中影响。

因此，在热电偶测温时，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质温度。

温度控制电路电阻丝由过零触发型双向晶闸管整流电路驱动，通过调节加热阻丝上平均电压来控制加热功率，最终达到控制炉温目，其原理见图。

是晶闸管型光电隔离器件，它只能触发小功率晶闸管。

因此，本系统中通过控制双向晶闸管，再由控制主电路双向晶闸管变高，红色指示灯亮，同时扬声器发出声音。

若恒温时间到，则输入由低变高，黄色指示灯亮，同时扬声器发出声音。

软件设计主程序流程图主程序流程图如图所示。

热电偶检测到温度经放大和转换送入单片机，程序首先在液晶显示器上显示开始设定温度和实际温度，接着直扫描键盘，如果按下次，则设定温度加，并在液晶显示器上显示出来如果按下次，则设定温度减，在液晶显示器上显示出来。

将设定值温度与实际值比较，计算差值，如果实际温度小于设定温度，将差值送入转换器，使加热电路进行加热，如果实际温度大于设定温度，因为没有冷却装置，只能不进行加热，是温度自然降下来。

运行过程对键盘扫描重复上述过程。

初始化显示设定温度和实际温度键盘扫描，是否有键按下设定温度是否大于实际温度不加热计算差值控制输出转换加热，温度由差值决定改变设定温度并显示，将温度转换为电压值是是否否开始图主程序流程图中断程序流程图主程序首先进行初始化，包括口定时器中断系统初始化，然后等待定时器中断。

在定时器中断服务子程序中，先判断到否，若未满，则返回若到，则进行系列操作检测键盘设定值检测温度并进行标度变换，刷新显示温度，输出温度控制，并根据温度检测值是否超限而报警等。

系统程序结构属中断方式，系统功能均在中断服务子程序中完成，完成次。

根据总体结构，可将程序划分为几个功能模块温度设定输入温度检测温度值标度变换温度显示算法温度控制报警。

中断程序流程图如图所示参考文献赵建领单片机开发与应用技术详解北京电子工业出版社，熊静琪计算机控制技术北京电子工业出版社，高金源计算机控制技术北京北京航空航天大学出版社，张晋格计算机控制原理与应用北京电子工业出版社，沙占友单片机应用技术与实例北京电子工业出版社，楼然苗单片机课程设计指导北京北京航空航天大学出版社，张毅刚等，单片机应用设计，哈工大出版社，年第版马忠梅等，单片机语言应用程序设计，北京航空航天大学出版社，李广弟等单片机基础北京航空航天出版社，肖洪兵跟我学用单片机北京北京航空航天大学出版社，附录系统总原理图负载序长度小于，四个口全部提供给拥护。

系统运行中需要存放中间变量较少，可不必再扩充外部。

综上所述二种方案，该设计选用方案二比较合适。

数学模型建立本设计针对个温区进行温度控制，要求控制温度范围，控制精度在。

温度探头选用热电偶。

输出电流信号，通过双向可控硅控制器控制加热电阻两端电压，输入电流输出电压线性关系。

其对象温控数学模型为其中，为炉温，为输入电压，为炉子参数。

这三个参数都能通过实验方法得到。

控制算法确定调节是连续系统中技术最成熟应用最广泛种控制算方法。

它结构灵活，不仅可以用常规调节，而且可以根据系统要求，采用各种变型，如控制及改进控制等。

它具有许多特点，如不需要求出数学模型控制效果好等，特别是在微机控制系统中，对于时间常数比较大被控制对象来说，数字计算机控制技术课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目基于控制淬火炉炉温控制系统设计课题性质课程设计课题来源自拟课题指导教师主要内容针对淬火炉炉温控制系统控制功能要求，设计个计算机控制系统，能够对淬火炉内温度进行测量及显示，并通过执行机构控制淬火炉内温度保持在给定值。

任务要求第天熟悉课程设计任务及要求，针对课题查阅技术资料。

第天确定设计方案。

要求对设计方案进行分析比较论证，画出方框图，并简述工作原理。

第天按照确定方案设计单元电路。

要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路设计要有详细论述。

第天撰写课程设计报告。

要求内容完整图表清晰文理流畅格式规范方案合理设计正确，篇幅不少于字。

主要参考资料沙占友单片机应用技术与实例北京电子工业出版社，楼然苗单片机课程设计指导北京北京航空航天大学出版社，张毅刚等，单片机应用设计，哈工大出版社，年张晋格计算机控制原理与应用北京电子工业出版社，审查意见系教研室主任签字年月日引言课题背景温度是工业对象中个主要被控参数，它是种常见过程变量，因为它直接影响燃烧化学反应发酵烘烤煅烧蒸馏浓度挤压成形，结晶以及空气流动等物理和化学过程。

温度控制不好就可能引起生产安全，产品质量和产量等系列问题。

温度控制是许多设备重要构成部分，它功能是将温度控制在所需要温度范围内，以利于进行工件加工与处理。

不论是在生活中还是在工业生产过程中，温度变化对生活生产些细节环节都会造成不同程度影响，所以适时地对温度进行控制具有重要意义。

控制对象淬火是生产过程中道关键工序，其温度控制精度直接影响到产品质量，因此淬火炉温度控制在工业生产中具有重要意义。

系统功能及技术要求淬火炉温度控制通常由多个温区，本设计针对个温区进行温度控制，要求控制温度范围，控制精度在。

温度探头选用热电偶。

系统具体化技术指标如下淬火炉温度控制在加热过程中恒温控制，误差为实时显示系统温度，用键盘输入温度，精度为采用直接数字控制算法，要求误差小，平稳性好温度超出预置温度时发出报警。

总体方案设计控制方案选择方案系统采用作为系统微处理器。

温度信号由热电偶检测后转换为电信号经过预处理放大送到转换器，转换后数字信号再送到内部进行判断或计算。

从而输出控制信号来控制锅炉是否加热。

但对于来说，其内部只有个字节，没有程序存储器，并且系统程序很多，要完成键盘显示等功能就必须对进行存储器扩展和口扩展，并且需要容量较大程序存储器，外扩时占用口较多，使系统设计复杂化。

方案二单片机是最常用单片机，是种低损耗高性能八位微处理器。

与系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，而且能使系统具有许多系列产品没有功能，功能强灵活性高而且价格低廉。

可构成真正单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统可靠性，降低了系统成本。

只要程序长度小于，四个口全部提供给拥护。

系统运行中需要存放中间变量较少，