工业电子中的基于电炉温度控制系统的设计工业电子中的基于电炉温度控制系统的设计
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。 一、前言 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。本设计要求用单片机设计一个电炉温度控制系统。 二、电炉温
度控制系统的特性 温控系统主要由温度传感器、温度调节仪、执行装置、被控对象四个部分组成,其系统
结构图如
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。
一、前言
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。本设计要求用单片
机设计一个电炉温度控制系统。
二、电炉温度控制系统的特性
温控系统主要由温度传感器、温度调节仪、执行装置、被控对象四个部分组成,其系统结构图如图1所示。被控制对象是
大容量、大惯性的电热炉温度对象,是典型的多阶容积迟后特性,在工程上往往近似为包含有纯滞后的二阶容积迟后;由于被
控对象电容量大,通常采用可控硅作调节器的执行器
执行器的特性:电炉的温度调节是通过调节剂(供电能源)的断续作用,改变电炉丝闭合时间Tb与断开时间Tk的比值
α,α=Tb/Tk。
2006-6-2 14:24:00
调节加热炉的温度,在工业上是通过在设定周期范围内,将电路接通几个周波,然后断开几个周波,改变晶闸管在设定周
期内通断时间的比例,来调节负载两端交流平均电压即负载功率,这就是通常所说的调功器或周波控制器;调功器是在电源电
压过零时触发晶闸管导通的,所以负载上得到的是完整的正弦波,调节的只是设定周期Tc内导通的电压周波。三、电炉的电
加热原理
当电流在导体中流过时,因为任何导体均存在电阻,电能即在导体中形成损耗,转换为热能,按焦耳楞次定律:
Q=0.2412 Rt Q—热能,卡;
I一电流,安9
R一电阻,欧姆,
t一时间,秒。
按上式推算,当1千瓦小时的电能,全部转换为热能时Q=(0.24×1000×36000)/1000=864千卡。
在电热技术上按l千瓦小时=860千卡计算。电炉在结构上是使电能转换为热能的设备,它能有效地
用来加热指定的工件,并保持高的效率。
四、电炉加热方式的分类
电阻炉按热量产生的方法不同,可分为间接加热式和直接加热式二大类。间接加热式电阻炉、就是在炉子内部有专用的电
阻材料做的发热元件。电流通过加热元件时产生热量,再通过热的传导、对流、辐射而使放置在炉中的炉料被加热。直接加热
式电阻炉,电源直接接在所需加热的材料上,使强
大的电流直接流过所需加热的材料而使材料自己发热达到加热效果。工业电阻炉,大部分是采用间接加热式的,只有一部
分因加热工艺人的特殊需要而采用直接加热式。
五、电炉控制系统的硬件部分
温度调节仪是控温系统的核心部分,采用单片机控制,实现智能化,它主要由输入通道、输出通道、人机对话通道以及一
些外围电路组成,原理框图如图4所示。具体是由8031单片机、16K电擦写程序存贮器、键盘及显示器接口电路以及并形I/O芯
片8255等组成。它把传感器送来的温度信号进行放大、比较、运算后,输出控制信号,触发执行装置,实现温度的自动控
制,同时还实现多种温度传感器的转换、调零、调幅的软调整等功能。为了提高系统的抗干扰能力,温度传感器信号应采用屏
蔽线单独接地,此外,对主机亦采用电磁屏蔽措施,以防止其它的电磁干扰。
(1)8031芯片:MCS-51系列单片机是美国Intel公司开发的8位单片机,又可以分为多个子系列。MCS-51系列单片机共
有40条引脚,包括32条I/O接口引脚、4条控制引脚、2条电源引脚、2条时钟引脚。引脚说明: P0.0~P0.7:P0口8位口线,