武汉理工大学计控课设-温度控制系统设计

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1、武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计学号：0121011360504课程设计题目温度控制系统的设计学院自动化学院专业自动化专业班级自动化1005班姓名柳元辉指导教师向馗副教授2013年6月23日.武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计课程设计任务书学生姓名：柳元辉专业班级：自动化1005班指导教师：向馗副教授工作单位：自动化学院题目:温度控制系统设计初始条件：被控对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。可控硅控制器输入为0－5伏时对应

2、电炉温度0－300℃，温度传感器测量值对应也为0－5伏，对象特性为二阶惯性系统，惯性时间常数均为20秒。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．设计温度控制系统的计算机硬件系统，画出框图；2．编写积分分离PID算法程序，从键盘接受Kp、Ti、Td、T及β的值；3．通过数据分析Td改变时对系统超调量的影响。4．撰写设计说明书。时间安排：6月26日查阅和准备相关技术资料，完成整体方案设计6月27日—6月28日完成硬件设计6月29日—6月30日编写调试程序7月1日—7月4日撰写课程设计

3、说明书7月5日提交课程设计说明书、图纸、电子文档指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日.武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计目录1设计任务及要求22方案比较论证33系统硬件设计53.1系统硬件结构53.2系统硬件的选择53.3系统硬件连接图64系统软件设计74.1确定程序流程74.2程序控制算法介绍85系统仿真116心得体会15.武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计摘要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

4、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。随着集成电路技术的发展，单片微型计算机的功能也不断增强，许多高性能的新型机种不断涌现出来。本文主要介绍了利用8051为主控制电路实现的炉温调节控制系统，详细阐述了系统的功能，硬件组成以及软件设计，利用热电偶采集温度信号经A/D转换器转化后与给定信号送入微机系统，系统分析控制算法，信号再经D/A转换后控制调节可控硅控制器来改变炉内的温度。关键字：8051；PID；二阶系统；积分分离；仿真25武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计温度控制系统设计1设计任务及要求被控

5、对象为电炉，采用热阻丝加热，利用大功率可控硅控制器控制热阻丝两端所加的电压大小，来改变流经热阻丝的电流，从而改变电炉炉内的温度。可控硅控制器输入为0～5伏时对应电炉温度0－300℃，温度传感器测量值对应也为0～5伏，对象的特性为二阶惯性系统，惯性时间常数为T＝20秒。要求完成的主要任务（1）设计温度控制系统的计算机硬件系统，画出框图；（2）编写积分分离PID算法程序，从键盘接受Kp、Ti、Td、T及β的值；（3）通过数据分析Td改变时对系统超调量的影响。25武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计2方案比较论证用温度传感器来

6、检测炉的温度，将炉温转变成毫伏级的电压信号，经温度变送器放大并转换成电流信号。由电阻网络讲电流信号变成电压信号，送入A/D转换器，通过采样和模数转换，所检测到的电压信号和炉温给定值的电压信号送入计算机程序中作比较，得出给定值与实际值之间的偏差，并与β进行比较，从而确定算法。计算得到的控制量输出给可控硅控制器，改变可控硅的导通角，达到调压的目的，是电阻丝两端的电压增大或较小，进而实现对炉温的控制。下面有两个方案：方案一：热电偶温度自动控制系统。方案二：数字温度传感器温度控制系统。这两个方案都是采用单片机控制，两个方案的比较部

7、分为温度检测部分。方案一温度检测部分检测部分采用热电偶，它需要冷端补偿电路与其配套，并且热电偶输出电压只有几毫负，必须经过放大处理才能A/D转换和D/A转换器接口，若采用8位A/D转换器，ADC0809则输人端需采用仪用放大器，把几毫伏的电压信号放大到5伏左右。由于热电偶属于非线性器件，因此每个温度值都必须通过分度表，查表才能获得，这给软件编程和数据处理增加了难度。这种系统具有测量温度范围可以从零下一百度到早上千摄氏度，而且有很多热电偶精度非常高这是这种测量系统的优点。但构成系统复杂，抗干扰能力不强。方案二采用数字温度传感

8、器DS18B20，它的最高分辨率为12位，可识别0.0625摄氏度的温度。它具有直接输出数字信号和数据处理，并且它和单片机接口只需要一位I/O口，因此由它构成的系统简单使用，由于DS18B20，按照工业设计要求设计，抗干扰性能强。但温度测量范围从-55摄氏度—-125摄氏度。根据设计要求，综合考虑选择方