电阻炉温度控制系统的设计

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1、电阻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。电阻炉在国民经济中有着广泛的应用，而大功率的电阻炉则应用在各种工业生产过程中。然而，大多数电阻炉存在着各种干扰因素，将会给工业生产带来极大的不便。因此，在电阻炉温度控制系统的设计中，应尽量考虑到如何有效地避免各种干扰因素而采用一个较好的控制方案，选择合适的芯片及控制算法是非常有必要的。本设计要求用单片机设计

2、一个能在多种领域得到广泛应用的电阻炉温度控制系统。22目录第1章前言61.1电阻炉简介61.2电阻炉的优点7第2章电阻炉温度控制系统的特性8第3章电阻炉加热原理及加热方式的分类103.1电阻炉电加热原理103.2电阻炉加热方式的分类10第4章电阻炉控制系统的硬件部分114.18031芯片概述114.28255A芯片概述124.374LS373芯片概述134.46116芯片概述134.52764芯片概述144.6ADC0809转换器144.7温度检测元件及变送器、ADC的选择144.8接口芯片的扩展154.9温度控制电路15第5章电阻

3、炉控制系统的软件部分16第6章炉温自动控制原理18第7章主要的技术特性20第8章电阻加热炉基本结构及型式21第9章用途23参考文献24致谢2522第1章前言电阻炉是工农业生产中常用的电加热设备,广泛应用于冶金、机械、建材等行业，而大功率的电阻炉则应用在各种工业生产过程中。然而，大多数电阻炉存在着各种干扰因素，将会给工业生产带来极大的不便。因此，在电阻炉温度控制系统的设计中，应尽量考虑到如何有效地避免各种干扰因素而采用一个较好的控制方案，选择合适的芯片及控制算法是非常有必要的。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

4、成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。本设计要求采用单片机设计一个电阻炉温度控制系统。1.1电阻炉简介电阻炉是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔化工件和物料的热加工设备。电阻炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成。炉体由炉壳、加热器、炉衬（包括隔热屏）等部件组成。电气控制系统包括电子线路、微机控制、仪表显示及电气部件等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷却系统等，虽炉种的不同而已。电阻炉的主要参数由额定电压、额定功率、额定温度、工作空间尺寸。生产率、空炉损耗功率、空炉升温时间、炉温控制精度及炉温均匀性等1.2电阻炉

5、的优点.热效率高。电阻炉不需要燃烧气体，没有派出因燃烧气体而产生的废气造成的热损失。炉膛室内热强度高，能达到较高的温度，是高熔点22金属得熔化。.能满足工件在各种工艺樊为中的要求，并使之成为可控。能用质量流量计对所控气氛进行检测。由保护气氛来保证炉内气氛的清洁。比如保护气氛改为真空，可以将炉内的残余气体抽走，保护气氛改为氢气，各种可随之运出。高纯度的氢气，气含氧量可小于0.1ppm，气露点小于－70℃.能够满足工作空间温度场均匀分布和恒温的精度要求。比如在48小时内温度漂移±0.5℃。整个工艺过程能用微机和智能化程序控制。有利于连锁

6、保护，报警、防爆、数显、曲线记录操作简单，寿命长，安全有保障。场所利用率大，噪声较稳定。22第2章电阻炉温度控制系统的特性电阻炉温度控制系统是闭合的反馈系统。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2-1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，其具体的电路图如图2-2所示。图2-1　　执行器的特性：电阻炉的温度调节是通过调节剂(供电能源)的断续作用，改变

7、电炉丝闭合时间Tb与断开时间Tk的比值α,α=Tb/Tk。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。如图2-223所示，设周期Tc内导通的周期的波数为n，每个周波的周期为T，则调功器的输出功率为P=n×T×Pn/Tc，Pn为设定周期Tc内电压全通过时装置的输出功率。

8、图　2-2　图2-322第3章电阻炉加热原理及加热方式的分类3.1电阻炉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＝0．2412RtQ—热能，卡；　　I一电流，安