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毕 业 设 计 ( 论 文 )
题 目 电加热炉温度控制系统硬件设计
英 文 题 目 The Hardware Development for
Controlling Temperature of an Electronic Heating
Furnace
学生姓名
班 级
指导教师
专 业 自动化
二 零 零 六 年 六 月
毕业设计(论文) 摘要
摘要
本文以电加热炉的温度控制为被控对象,通过对电加热炉的温度控制对象特性的
分析来确定电加热炉的温度控制硬件系统的设计和控制方案。
冶金、化工、机械各类工业控制中,电加热炉得到了广泛的应用,其温度控制具
有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点。传统的以普通双向晶闸管
(SCR) 控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功
率, 达到自动控制电炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波, 实践表明这种
控制方式产生相当大的中频干扰, 并通过电网传输, 给电力系统造成“公害”。采用
固态继电器控温电路, 通过单片机控制固态继电器, 其波形为完整的正弦波, 是一种
稳定、可靠、较先进的控制方法。为了降低成本和保证较高的控温精度, 采用 ATMEL
AT89C52 芯片和通过控制过零触发型固态继电器的通断比,来控制输入到加热炉的功
率,从而达到控制温度的目的。测量部分是采用铂銠 10-铂热电偶。为了在工业现场
应用中具有较强的抗干扰能力,采取了一系列抗干扰措施。以单片机为核心, 采用温
度变送器和固态继电器控温电路, 实现对电炉温度的自动控制。该控制系统具有硬件
成本低、控温精度较高、可靠性好、抗干扰能力强等特点。有较高的适用价值和理论
价值。
关键字
电加热炉温度控制;AT89C52;PID 闭环控制;铂銠 10-铂热电偶;SSR
毕业设计(论文) 摘要
I
Abstract
This paper with the temperature control of electric heating furnace for the
control object, by virtue of the object characteristic of analysis for
temperature control of electric heating furnace then to certain the hardware
system of design and control solutions for the heating furnace.In all walks
of control realms,for example: The metallurgy,chemical engineering,machine
and other industry control field, electric heating furnace got an extensive
application, its temperature control has characteristics of non-linear,big
lag,big inertial,time-variable and warm up unilateralism etc. Use
bidirectional SCR that Traditional way to control temperature of heating
furnace is a phase shift style thich make no doubt of could control temperature
automatically but be proved to that could produce the fearfulness intermediate
frequency interfere result in a common disaster to power system during
transportatiion.On the contrary control, by using micro-chip computer assort
with the slide state raley (SSR) to control temperature is a steady , reliable
and advanced way for the intact sine wave which couldn't disturb the power
system. In order to reduce and be sure of high precision ,we use ATMEL AT89C52
micro-chip computer ,which be prove a wonderful ability of anti-jaming,to
control the power of radiation resistance which could infect temperature
directly by order the proportion of ON/OFF of SSR,The measurement part we
select the thermocouple (platinum rhodium 10- platinum) to detect the variable
temperature.and to achive automatic control.This control system possess
strongpoint of low cost, high control accuracy , good reliability and good
resistance to interferenceetc,so it have some worthwhile to put on
application.
Keywords
electric heating furnace; AT89C52;PID close-loop control thermocouple
(platinum rhodium 10- platinum);SSR
毕业设计(论文) 目录
II
目 录
摘要与关键词..........................................................I
英文摘要与关键词.....................................................II
绪论..................................................................1
1. 系统总体方案设计...................................................3
1.1 系统的设计原则 .................................................3
1.2 系统的设计步骤 .................................................3
1.3 系统的工程设计与实现 ...........................................3
1.4 系统的总统方案设计 .............................................4
1.5 硬件的工程设计与实现 ...........................................4
2.电加热炉温度单片机控制系统设计 ....................................6
2.1 系统概述........................................................6
2.2 系统的总体结构..................................................6
2.3 系统的基本工作原理..............................................6
2.4 系统的技术指标..................................................7
3.温度控制硬件系统设计 ..............................................8
3.1 硬件电路的设计系统规范...........................................8
3.2 芯片功能介绍....................................................8
3.3 分模块详述系统各部分的实现方法.................................20
3.3.1 温度采集电路...............................................20
3.3.2 控制芯片...................................................22
3.3.3 加热器控制电路.............................................27
3.3.4 抗干扰电路(看门狗电路) ....................................28
3.3.5 A/D 转换器.................................................29
3.3.6 温度检测和变送器...........................................34
3.3.7 固态继电器控温电路.........................................35
4.系统软件与模型 ...................................................39
4.1 数学模型建立...................................................39
4.2 控制系统的算法设计.............................................39
4.3 编程模型及数据结构.............................................40
4.4 软件设计.......................................................41
毕业设计(论文) 目录
III
5.系统实现技术 .................................................... 42
5.1 硬件调试.......................................................42
5.2 软件调试.......................................................42
结论 ................................................................43
致谢 ................................................................44
参考文献 ............................................................45
附录 1 源程序 .......................................................46
附录 2 硬件电路总图 .................................................59
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