炉温控制系统设计

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1、.过程控制系统课程设计作者姓名：作者学号：指导教师：学院名称：专业名称：...摘要温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。最为常见的就是工业上使用电阻炉（本课程设计中的电烤箱即为电阻炉）处理和生产工业产品，最基本的要求是要保持炉内温度的恒定，并且在一定的扰动下，炉内的温度经过一定的调节时间能自动恢复正常值，从而保证所生产的产品质量。本设计基于单回路控制系统和PID控制器，使用计算机、铂电阻Pt100、控制箱、加热炉体和“组态王”软件设计电烤箱的炉温控制系统，使炉内温

2、度基本保持在80℃不变，完成了系统所用到的设备的选型和组装接线，利用“组态王”软件编制上位机监控软件对炉内温度的采集和显示。文中首先介绍了设计的背景和要求，接着对单回路控制系统做了简单的介绍，大致描述了通过组态王编制采集并绘制温度与时间曲线的步骤，并且介绍了整定PID控制器参数的步骤和结果，最终完成了利用单回路控制系统设计基于电烤箱的炉温控制系统，使其炉内温度经过一定的过渡过程始终维持在80℃。关键词：电烤箱，单回路控制系统，PID控制，“组态王”软件，Pt100热电阻，CD901智能控制仪表，交流固态继电器...目录摘要I目录1第一章引言31.1设计目的31.2设计背景及意

3、义31.3设计任务及要求4第二章单回路控制系统52.1单回路控制系统简介52.2单回路控制系统的设计52.2.1被控变量的选择62.2.2操纵变量（控制参数）的选择62.2.3测量变送问题和执行器的选择7第三章硬件电路设计及原理83.1系统设计83.1.1方案论述83.1.2系统原理图及工作原理93.2智能控制仪表设计103.2.1规格型号说明103.2.2技术数据说明113.2.3工作原理113.3温度测量电路设计123.3.1测温原理123.3.2特点123.3.3接线方法133.3.4非线性补偿方法143.4通讯部分硬件设计153.5交流固态继电器硬件设计163.5.1

4、交流固态继电器的原理16...3.5.2交流固态继电器的分类173.5.3交流固态继电器的特点173.5.4交流固态继电器的应用场合183.5.5交流固态继电器的使用注意事项18第四章软件设计204.1软件设计目标204.2人机界面设计204.2.1“组态王”软件简介204.2.2人机界面基本设计步骤204.3PID控制算法254.3.1PID算法简介254.3.2PID各参数对控制系统稳定性的影响26第五章参数整定275.1衰减曲线法275.1.1开环曲线观察275.1.2查阅衰减曲线法PPT275.2经验凑试法29第六章结论33心得体会34参考文献35...第一章引言1.

5、1设计目的通过过程控制系统课程设计这一教学实践环节，使学生能在学完自动检测技术及仪表、过程控制仪表、过程控制系统等课程以后，能够灵活运用相关基本知识和基本理论模拟设计一个过程控制系统，以期培养学生解决实际问题的能力。通过课程设计，掌握过程控制系统的组成和工作原理、基本概念和分析方法、并具备构造、调试和工程设计自动控制系统的能力；了解闭环系统的静、动态特性分析方法及工作原理；掌握基于一阶时延、二阶典型系统的工程设计方法，掌握工作原理与工程设计方法，并熟悉掌握PID参数的整定方法和利用上位机监控电烤箱的炉温控制系统；培养团队精神，科学的、实事求是的工作方法，提高查阅资料、语言表达

6、能力和理论联系实际的技能。1.2设计背景及意义锅炉在石油、化工、热力、电力等工业生产领域应用非常广泛，锅炉温度的控制效果在发电、供热、炼油、炼铁、炼钢等工业及民用部门中是非常重要的技术指标，锅炉控制系统的工作质量直接影响着锅炉的正常生产，它决定了电厂等工业基地能否安全、经济、高效的进行生产。随着我国工业生产和科学技术的快速发展，企业对过程自动化控制水平的要求也不断提高。电热锅炉的应用领域相当广泛，电热锅炉的性能优劣决定了产品的质量好坏。目前电热锅炉的控制系统大都采用以微处理器为核心的计算机控制技术，既提高设备的自动化程度又提高设备的控制精度。锅炉温度控制的被控对象是一个具有大

7、延迟性、大惯性的非线性系统。但目前很多锅炉仍靠人工加常规仪表，利用传统PID控制方法对锅炉温度控制系统进行操作和实时监控。锅炉温度被控对象滞后时间比较长，滞后时间越长控制就越难，且影响滞后时间的因素很多，这样就造成了工人劳动强度增大，生产效果欠佳，也很难保证生产安全。因此，锅炉温度控制系统一直是工业技术人员研究的重点及热点。近年来大部分自动化类专业学生在工厂、企业等的过程生产领域从事过程控制和自动化仪表操作等方面的工作。因此，让学生进一步了解计算机控制技术和智能控制理论及其具体应用是至关重要的，这是自动