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1、电加热炉温度控制 系统设计电加热炉温度控制系统设计（发布日期：-6-10 ）电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经 在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，而且在 国民经济中占有举足轻重的地位。对于这样一个具有非线性、大 滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象，很难用 数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法很 难达到好的控制效果。单片机以其高可靠性、高性能价格比、控 制方便简单和灵活性大等优点，在工业控制系统、智能化仪器仪 表等诸多领域得到广泛应用。采用单片机进行炉温控制，能够提 高控制质量和自动化水平。1 前言在人类的生活环境中，温度扮演着极
2、其重要的角色。温度是 工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程 都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对 于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝正确联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，能够说几乎80%勺工业部门都不得不考虑着温度的因素。在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、 流速和开关量都是常见的主要被控参数。例如：在冶金工业、化 工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工
3、等诸多领域 中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温 度进行检测和控制。从市场角度看1,如果中国的大中型企业将温度控制系统引入生产，能够降低消耗，控制成本，从而提高生产效率。嵌入式温度控制系统符合国家提出的“节能减排”的要求，符合国家经济发展政策，具有十分广阔的市场前景。现今，应用比较成熟的 如电力 脱硫设备中，主控制器在主蒸汽温度控制系统中的应用， 已经达到了世界前进水平。如今，在微电子行业中。温度控制系统也越来越重要，如单晶炉、神经网络系统的控制。因此。温度控制系统经济前景非常广泛，中国的高新精尖行业研究其应用的 意义更是更加重大。单片微型计算机(single chip m
4、icrocomputer )被称为单片 机2,它是各类专用控制器而设计的通用或专用微型计算机系统，高密度集成了普通微机的微处理器、一定容量的RAMffi ROM以及输入/输出接口，定时器等电路于一块芯片上构成的。单片微型计算机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，因此广泛应 用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业 控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能 和质量，又降低了成本，简化了设计。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不但具有控制方便、 组态简单和灵活性大等优点，而且能够大幅度提高被控温度的技 术指标，从
5、而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对 温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。2炉温控制系统的背景与研究现状随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅 速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片 机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石 油等各个行业。单片机温度控制系统是数控系统的一个简单应 用，在冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各类工业中，广 泛使用于加热炉、热处理炉、反应炉等。温度是工业对象中的一个重要的被控参数。由于炉子的种类 不同，因而所使用的燃料和加热方法也不同，例如煤气、天然气、油、电等；由于工艺不同，所需要的温度高低不同
6、，因而所采 用的测温元件和测温方法也不同；产品工艺不同，控制温度的精度 也不同，因而对数据采集的精度和所采用的控制算法也不同。传统的温度采集方法不但费时费力 阴，而且精度差，单片机 的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。不 但如此，传统的控制方式不能满足高精度，高速度的控制要求， 如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于 它主要经过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目 的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。 近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提 高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好， 降低了产品的成本，提高了生产效率。随着单片微型计算机的功 能不断的增强，为先进的控制算法提供的载体，许多高性能的新 型机种应运而生。国内外温度控制系统发展迅速3,并在智能化、自适应、参 数自整定等方面取得成果。当前社会上温度控制大多采用智能调节器，国产调节器分辨率和精度较低，温度控制效果不是很理想，但价格便宜，国外调节器分辨率和精度较高，价格较贵。日 本、美国、 德国、 瑞典等技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表。并 在各行业广泛应