温度控制系统课程设计VIP免费

一．概述 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。本设计的控制对象为一电加热炉，输入为加在电阻丝两断的电压，输出为电加热炉内的温度。输入和输出的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1))。控温范围为100~500℃，利用PID 控制算法进行温度控制。 二．温度控制系统的组成框图 采用典型的反馈式温度控制系统，组成部分见下图。其中数字控制器的功能由单片机控制实现。 图 1..1 温度控制系统的组成框图 三．温度控制系统结构图及总述 图 1.2 温度控制系统结构图 图中由 4~20mA 变送器，I/V，A/D 转换器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。其中，变送器选用XTR101，它将热电偶信号（温度信号）变为4~20mA电流输出，再由高精密电流/电压变换器 RCV420 将 4~20mA 电流信号变为0~5V标准电压信号，以供 A/D 转换用。转换后的数字信号送入AT89C51 单片机中与与炉温的给定值进行比较，即可得到实际炉温和给定炉温的偏差，其偏差被PID程序计算出输出控制量。由AT89C51输出电信号送至SCR 触发电路，触发晶闸管并改变其导通角大小，从而控制电加热炉的加热电压，起到调温的作用。 四．温度控制系统硬件与其详细功能介绍 1. AT89C51 介绍 AT89C51 是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89S51 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 2.SCR 触发回路和主回路 图 2.1 SCR 触发回路和主回路 如图所示为一晶闸管触发电路。包括脉冲触发器（单稳态电路，由IC1和IC2 组成），控制门，光电耦合器4N25，放大器和双向 晶闸管。由全 波 整流 电路得到的同 步 电压使 晶体 管BG1 每 半 波 导通一次 。当 控制端 为“ 1” 高电平 的时 候 ，BG1 的每 次 导通都 会 经 由单稳电路由IC2 输出一个负 脉冲，该脉冲经 IC3 反 向 后 由光电耦合器和放大电路发大后 触发晶闸管，在这 一半 ...