目录
序 言 ..................................................... 2 1.中厚板厂工作流程 ......................................... 2 2.炉温控制系统存在的缺点 ................................... 3.炉温控制系统的指标 ....................................... 4.温度控制系统的目的和功能 ................................. 4.1温度控制系统的目的 ................................... 4.2温度控制系统的功能及工作原理 ......................... 5.系统的总体设计 ........................................... 5.1 设计方案一 ......................................... 5.2 设计方案二 ......................................... 致谢 .......................................................
3 3 4 4 4 5 5 5 8 电阻炉炉温控制系统的研究
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摘要：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更加广泛的工业生产过程中。然而，大多数电阻炉存在着各种各样的干扰因素，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，因此选择合适的芯片及控制算法是非常有必要的。本设计用单片机设计一个能在多领域得到广泛应用的电阻炉温度控制系统的硬件部分，主要是以单片机为控制核心，且配置时钟电路、温度检测电路、温度控制电路、报警电路的硬件电路设计，实现了处理、存储、报警等功能。
关键词：电阻炉 炉温控制 报警
ABSTRACT: Resistance furnace in the national economy has a broad application,and power of the resistance furnace is used in various industrial processes.However,most resistance furnace there are all kinds of disturbances which will be to the great inconvenience of industrial production.Therefore,in the resistance furnace temperature control system design should be considered how to avoid all kinds of interference factors in the adoption of a better control scheme,selecting the appropriate chip and the control method is very neccssary.The design requirements can be used to design a microcontrwller which is widely used in many fields of the resistance furnace temperature control system hardware.With microcontroller as the control center outside the configuration data acquisition circuit,the power control circuit,alarm circuit of the hardware circuit design of data collection,processing,storage,system,fault self-diagnosis, alarm function.
Key words:Microcontroller;Temperature control;alarm functions
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序 言
应用计算机的实时监控和温度测量技术，采用单片机、温度检测电路、 温度控制电路等，实现电阻炉炉温的实时控制。要求及技术指标：运用单片机及相应的部件组成电阻炉炉温的自动控制系统，要求炉温控制在0～100℃范围内，并实现将炉温保温值控制在30～60℃的变化范围。具体设计要求包括：①完成电阻炉温度控制系统的设计，包括硬件电路设计和软件程序设计；②能够实时显示电阻炉的实际炉温，以及恒定炉温出现的时间与恒温保持的时间；③温度超过预定值时，能够报警；④对电阻炉炉温控制电路设计相应的保护电路，保证其安全、可靠地工作。
基本方案：利用温度变送器及温度检测电路将电阻炉实际温度转换成相应的数字信号 送入单片机，单片机进行数据处理后，通过显示器显示温度并判断是否报警，同时将实际炉温与设定温度比较，根据相应的算法（如PID）计算出控制量，通过控制相应的加热电路实现对炉温的控制。通过对题目的分析与思考，整个系统可以由以下几部分构成：单片机最小系统、显示电路、键盘电路、测温电路、加热控制电路等。
1.中厚板厂工作流程
图1中厚板厂流程图
中厚板厂的生产流程图如图1所示，先准备好原料，某些原料表面存在缺陷，除了在加热过程中被氧化掉，不会影响钢板的质量。不需要清理，尺寸超过一定限度的缺陷则要采取某种清理方法将其清除掉，以免影响钢板质量或造成废品。然后用推钢机将钢板装入炉内加热，加热的目的是为了将钢板软化，为下一环节对钢板
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的轧制做准备，然后对加热出来的钢板进行轧制，轧制过程分为除磷、粗轧和精轧几个阶段，接着对钢板进行冷却，再用矫正机进行钢板形状矫正，最后再根据需对钢板进行裁剪，裁剪出所需要的形状的钢板。本系统主要是对钢板加热的电阻炉炉温的控制。
2.炉温控制系统存在的缺点
温控系统是保证环境控制系统中某部位或空间的介质温度或壁面温度在规定的范围内，以满足座舱或设备舱热力要求的成套调控设备。随着微电子制造技术和现代控制技术的发展，采用以功能强、体积小、价格低的单片机为核心，以先进PID控制为算法构建智能化电阻炉温度控制系统成为现实。
以前炉温控制系统存在的缺点：
（1）温度的记录精度较低，并经常需要更换记录纸，造成不必要的纸张浪费和人力消耗。
（2）采用模拟调节器，使原设备的控制电路控制精度低，故障率高，炉温波 动大，影响产品的常量和质量。
（3）系统出现故障时，无法为工作人员及时指示故障准确位置，不能进行故障自诊断。
（4）没有友好的人机界面及显示功能，不便于生产中的灵活操作。
正是由于存在以上的问题，它们直接影响到产品的产量、质量和生产成本。所以，国内的许多工厂提出改造原电阻炉的控制系统，降低生产故障率，并提高炉温的控制精度，使控制系统能更加可靠，稳定的运行，提高生产效率，更好的满足生产技术要求。
3.炉温控制系统的指标
中厚板主要应用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁建造等，钢材加工时需要电阻炉加热，使钢软化，然后才能对其进行加工生产我们所需要的产品钢。本系统对电阻炉进行控制，要求炉内的温度如图2的规律变化。从室温T0开始到a点为自由升温段，温度一旦到达Ta，就进入系统调节；从b点到c点为保温段，要始终在系统的控制之下，以保证所需的炉内温度的精度，保温的时间按工作需求设定；加工结束后由c点到d点为自然降温段。
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图2 炉温控制曲线图
本论文介绍的温度控制系统的主要技术指标有：温度控制范围：300-1000摄氏度，保温值为800摄氏度；实时显示温度，越限报警。恒温时间：0-24小时；控制精度：+1摄氏度；超调量<1%。
4.温度控制系统的目的和功能
4.1温度控制系统的目的
温度控制在日常生活及工业领域应用相当广泛，比如室温、水池、发酵缸、电源等场所的温度控制。本设计的内容是温度测试控制系统，控制对象自然是温度。而以往的温度控制是由人工完成的，而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控，以防止发生意外。尤其是在工业中如果温度检测不当，造成的后果更是不堪设想。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可稳定高精度温度控制系统，能更准确及时的检测电阻炉的温度，以便生产的正常运行。
4.2温度控制系统的功能及工作原理
本设计是对温度进行实时检测与控制，设计温度控制系统实现了基本的温度控制功能：键盘录入设定温度，系统温度开始上升，上升到一定温度值是系统开始自动调节，直至到达设定的生产的指定温度，停止加热，显示器显示当前温度，系统进入保温状态。如果电阻炉的温度上升超过上限温度，系统自动触发报警装置告警，系统开始调温，调到正常范围内，当生产工作结束后，系统停止工作，电阻炉自动降温到常温。温度在上下限之间时，执行机构不执行。
在系统中，利用热电偶测得电阻炉实际温度并转换成毫伏级电压信号。该电压信号经过温度检测电路转换成与炉温相对应的数字信号进入单片机，单片机进行数据处理后，通过液晶显示器显示温度并判断是否报警，当测得温度比设定温度高时，单片机通过驱动芯片触发蜂鸣器报警。同时将温度与设定温度比较，根据设定的PID
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电阻炉炉温控制系统的研究
