温度控制系统的设计【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电气工程及自动化温度控制系统的设计摘要：简要介绍了温度控制的发展历史和现状，并阐述了温度控制系统的组成，对比了几种不同类型温度控制系统的设计方法。同时结合实际，说明温度控制系统对生活实际的作用。着重介绍了基于网络实验平台的温度控制设计，并说明其设计思路和原理，及其优缺点。关键词：自动控制；温度控制系统；网络工作实验平台；类型1引言近几年来，在我国以信息化带动的工业化正在蓬勃发展，温度已成为工业对象控制中一种重要的参数，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。温度是工农业生产中最常见和最基本的

2、测试参数之一。许多物理变化和化学反应过程均与温度密切相关。[1]2温度控制系统的发展历史和现状温度控制在我国电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求极高。目前，仍有相当部分工业企业使用的窑炉存在着控制精度不高，炉内温度均匀性差等问题，达不到工艺要求，造成装备运行成本高，产出品品质低下，严重影响企业经济效益，急需进行技术改造。[2]温度控制系统在我国各行业的应用虽然已经十分广泛，但从生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同美国、德国等先进国家相比仍有着较大的差距。目前

3、，我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主。[3]而国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得显著成果。日本、美国、德国等技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。3温度控制系统的组成CPU模块温度控制系统主要由模拟电路、主控制电路、输入输出模块、PC机通讯模块等组成。系统的整体框图如图l所示：系统输入输出模块外围电路模块PC机通讯模块图1系统的整体框图温度控制系统用来测量库房的温度，控制设备运行，记录温度和设备运

4、行数据。主要具有如下的特点：一是适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制；二是能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制；三是温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论以及计算机技术，运用先进的算法，适应的范围广泛；四是温控器普遍具有参数自整定的功能。借助计算机软件技术，温控器具有对控制对象参数及特性进行自动整定的功能。五是具有控制精度高、抗干扰力强等特点。目前，温度控制系统及仪表正朝着高精度、小型化、智能化等方面高速发展。4温度控制的类型针对各行业中的温度控制对象，已经有了不同的温度控制方法。按操作途

5、径分手动控温和自动控温；按调节原理分有位式、PID、模糊控制、PID加模糊控制等。对控温对象来说，实现温度控制的调节手段可分雕节负载电压或调节负载功率两种。[4]准确并合理的运用控制方式是实现高精度温度控制的有效途径。4.1网络实验平台的温度控制基于网络工作实验平台的温度控制系统，是其一种温度控制方式，是通过网络实验平台来自动控制温度。首先，阐释下网络实验平台：网络实验平台是结合该实验室的实际情况，采用了远程控制实验设备的方法来实现网络实验。实验者可以通过自己的计算机与控制计算机的通讯，实现对与控制机相连的实验设备的控制，达到远程实验的目的。[5

6、]我们这里用到的网络实验平台是德国CBB公司出产的“CATS”实验设备。通过“CATS”实验设备以及仿真软件（例如Matlab/Simulink）就可以建立起一套完整的单机实验平台。而网络实验平台是通过软总线LabMap®的支持，网络（以太网/Modbus）中的每台实验设备都能对所有学生开放，其工作原理好比网络中的共享打印机。在“CATS”的实验设备的部件可与仿真软件（如MATLAB/Simulink或LabVIEW来建立一个完整的个体实验室空间。[6]它区别于单机实验平台，是一对多，多对一的，多对多的控制方式。基于网络实验平台的温度控制，使控制

7、者可以通过网络工作实验平台设计的温度控制系统，可以控制消耗，节约成本，以更有效的控制方法提高工作效率。4.2单片机的温度控制该温度控制系统以ATMEL89C52单片机为核心，该单片机是一种高性能的微控制器，可以大大简化单片机控制的结构。系统通过温度传感器检测加热炉温度，产生的信号经A/D转换后进行采集，单片机通过内部设定的算法进行运算后通过触发电路控制双向晶闸管的通断时间，来控制加热炉温度稳定在用户从键盘输入的目标温度中。单片机通过外接的LED显示屏实时显示所检测的温度和系统运行状态。[7]图2单片机系统结构框图4.3PLC的温度控制温度控制也可

8、以采用PLC来实现控制。CPU采用C200HX-CPU43-E，它自带一个编程口和一个RS232口；开关量输入模块选用C200H-ID2