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1、新疆工业高等专科学校毕业设计电炉温度过程控制系统的研究系 别： 电气与信息工程系 专业班级： 自动化08-37（1）班 指导教师： 庞 晓 虹 完成日期： 2011年6月10日 新疆工业高等专科学校毕业设计（论文）任务书一、 题目：电炉温度过程控制系统二、 指导思想和目的：通过毕业设计，培养学生综合运用所学的知识和技能解决问题的本领，巩固和加深对所学知识的理解；培养学生调查研究的习惯和工作能力；培养学生建立正确的设计和科学研究的思想，树立实事求是、严肃认真的科学工作态度。三、 设计任务或主要技术指标：1) 额定电压: 380V10%2) 电源频率: 50HZ1HZ3) 电源相数：三相4) 最大
2、控制功率：12KW5) 最高输出电流：50A6) 最高输出电压：不小于370V7) 最高控制温度：16008) 控制精度：不大于设定值的3四、 设计进度与要求：1）：布置设计任务，深入了解设计内容，阅读参考资料，学习有关内容。2）：调研该学校的实际情况，确定信息点数目及分布。3）：设计网络拓扑结构。4）：根据网络拓扑结构选择设备，估算工程造价。5）：根据网络拓扑结构选择设备，估算工程造价。6）：修改完善设计方案并绘制必须的图纸草图，编写设计说明书。7）：修改、打印设计说明书，画正式图纸。总结，准备毕业答辩，完成答辩。五、 主要参考书及参考资料：1刘复华.8098单片机及其应用系统设计M.清华大
3、学出版社,1991.2赵文忠,程启明.微机控制技术M.北京:机械工业出版社,1993.专业班级： 学生： 指导教师： 年 月 日教研室主任（签名）： 系（部）主任（签名）： 年 月新疆工业高等专科学校毕业设计（论文）评定意见书设计（论文）题目： 电炉温度控制系统的研究 专 题： 电炉温度控制系统 设 计 者：姓名 杨震佳 专业 电气自动化 班级 08-37（1）班 设计时间： 2010 年 3月 5 日 2010年 6月10日指导教师：姓名 职称 单位 评 阅 人：姓名 职称 单位 评定意见：评定成绩：指导教师（签名）： 年 月 日评阅人（签名）： 年 月 日答辩委员会主任（签名）： 年 月
4、日毕业设计评定意见参考提纲1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。2.设计或论文（说明书）的优缺点，包括：学生理论水平、独立实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力、勤勉态度等。3.设计或论文（说明书）中较成功的部分。4.作毕业设计或论文（说明书）时遇到的困难和问题。摘 要自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。 关键词：电炉；温度过程控制系统；设计 目 录1过程控制系统的简介11.1过程控制的基本概念11.1.1自动控制11
5、.1.2过程控制11.1.3过程控制系统11.2过程控制的发展与趋势11.2.1基地式控制阶段（初级阶段）11.2.2单元组合仪表自动化阶段21.2.3计算机控制的初级阶段213综合自动化阶段21.4简单控制系统的结构组成21.5被控变量的选择41.5.1选择直接参数作为被控变量41.5.2选择间接参数作为被控变量41.6控制阀的选择51.7控制器正、反作用方式的选择52 电炉温度过程控制系统62.1 KSY-12-16(A)电炉温度控制系统62.1.1用途和适用范围:62.1.2型号的组成及代表意义：62.1.3使用环境条件:62.1.4结构特征:62.2工作原理简介62.2.1系统控制原理
6、72.2.2控制参数与被控制参数的选择82.2.3主要技术特性82.2.4产品特点92.2.5电炉加热方式的分类102.3电炉控制系统的硬件部分112.3.1 8031芯片122.3.2 8255A芯片122.3.3 ADC0809转换器132.3.4 ADC0809与MCS-51系列单片机的接口方法162.3.5温度检测元件及变送器、ADC的选择162.3.6 IC集成温度传感器182.3.7接口芯片的扩展182.3.8温度控制电路182.2.9控制与显示方法分析192.4电炉控制系统的软件部分192.5电阻加热炉基本结构及型式192.6设备的安装212.7使用方法222.8面板示意图23总
7、 结24谢 辞25参考文献26电炉温度控制系统的研究1过程控制系统的简介1.1过程控制的基本概念1.1.1自动控制在没有人的直接参与下，利用控制装置操纵生产机器、设备或生产过程，使表征其工作状态的物理参数（状态变量）尽可能接近人们的期望值（即设定值）的过程，称为自动控制。1.1.2过程控制 对生产过程所进行的自动控制，称为过程控制。也可采用前面的表述方法：凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制通称为过程控制。1.1.3过程控制系统随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高
8、产、低消耗，以及安全生产、保护环境等要求，做为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。 在现代工业控制中, 过程控制技术是一历史较为久远的分支。在本世纪30 年代就已有应用。过程控制技术发展至今天, 在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是：分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。几十年来，工业过程控制取得了惊人的发展，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。 目前，过程控制正朝高级阶段发展，不论是从过程控制的历史和现状
9、看，还是从过程控制发展的必要性、可能性来看，过程控制是朝综合化、智能化方向发展，即计算机集成制造系统(CIMS)：以智能控制理论为基础，以计算机及网络为主要手段，对企业的经营、计划、调度、管理和控制全面综合，实现从原料进库到产品出厂的自动化、整个生产系统信息管理的最优化。 为了实现过程控制，以控制理论和生产要求为依据，采用模拟仪表、数字仪表或微型计算机等构成的控制总体，称为过程控制系统。1.2过程控制的发展与趋势从系统结构来看，过程控制已经经历了四个阶段。1.2.1基地式控制阶段（初级阶段）20世纪50年代，生产过程自动化主要是凭生产实践经验，局限于一般的控制元件及机电式控制仪器，采用比较笨重
10、的基地式仪表（如自力式温度控制器、就地式液位控制器等），实现生产设备就地分散的局部自动控制。1.2.2单元组合仪表自动化阶段20世纪60年代出现了单元组合仪表组成的控制系统，单元组合仪表有电动和气动两大类。所谓单元组合，就是把自动控制系统仪表按功能分成若干单元，依据实际控制系统结构的需要进行适当的组合。因此单元组合仪表使用方便、灵活。单元组合仪表已延续30多年，目前国内还广泛应用。由单元组合仪表组成的控制系统，其控制策略主要是PID控制和常用的复杂控制系统（如串级、均匀、比值、前馈、分程和选择性控制等）。1.2.3计算机控制的初级阶段20世纪70年代出现了计算机控制系统，最初是直接数字控制（D
11、DC）实现集中控制，代替常规的控制仪表。但由于集中控制的固有缺陷，未能普及与推广就被集散控制系统（DCS）所代替。DCS在硬件上将控制回路分散化，数据显示、实时监督等功能集中化，有利于安全平稳生产。就控制策略而言，DCS仍以简单PID控制为主，再加上一些复杂的控制算法，并没有充分发挥计算机的功能和控制水平。13综合自动化阶段20世纪80年代以后出现二级优化控制，在DCS的基础上实现先进控制和优化控制。在硬件上采用上位机和DCS（或电动单元组合仪表）相结合，构成二级计算机优化控制。当前自动控制系统发展的一些主要特点是：生产装置实施先进控制成为发展主流；过程优化受到普遍关注；传统的DCS正在走向国
12、际统一标准的开放式系统；综合自动化系统（DIPS）是发展方向综合自动化系统，就是包括生产计划和调度、操作优化、先进控制和基层控制等内容的递阶控制系统，亦称管理控制一体化系统（简称管控一体化系统）。这类自动化及其网络来实现的，因此也称为计算机集成过程系统（CIPS）。这里“计算机集成”指出了它的组成特性，“过程系统”指明了它的工作对象，正好与计算机集成制造系统（CIMS）相对应，有人也称为过程工业的CIMS。可以认为，综合自动化是当代工业自动化为主要潮流。它以整体优化为目标，以计算机为主要技术工具，以生产过程的管理和控制的自动化为主要内容，将各个自动化“孤岛”综合集成为一个整体的系统。1.4简单
13、控制系统的结构组成所谓简单控制系统，通常是指一个测量变送器、一个控制器、一个执行器和一个被控对象所构成的闭环系统，也称为单回路控制系统。单回路控制系统的结构比较简单，所需的自动化装置数量少，操作维护也比较方便，因此在化工自动化中使用很普遍，这类系统占控制回路的绝大多数。简单、可靠、经济与保证效果是方案设计的基本准则。单回路控制系统是复杂控制系统的基础，学会了单回路控制系统的工程分析、设计的处理方法，认识到系统中各个环节对控制质量的影响，并了解系统设计的一般原则后，就可以联系实际，处理其他更复杂的系统设计问题。单回路过程控制系统的原理结构如图1-1所示温度控制系统是单回路过程控制系统。此图为蒸汽换热器的温度控制系统，T表示被加热物料的出口温度，是该控制系统的被控变量。蒸汽流量是操纵变量。该控制系统由蒸汽转换器、温度检测元件及温度变送器TT、温度控制器TC和蒸汽流量控制阀组成。控制的目标是通过改变进入换热器的载热体（蒸汽）的流量，将换热器出口物料的温度维持在工艺规定的数值上。通过改变蒸汽流量以控制被加热物料的出口温度是工业生产中最为常见的换热器控制方案。换热器TCTT图1-1 温度控制系统 如图2-2所示简单控制系统的结构比较简单，所需的自动化装置数量少，投资低，操作维护也比较方便，而且在一般情况下，都能满足控制质量的要
