【正文】 數(shù)目及分布。三、 設(shè)計(jì)任務(wù)或主要技術(shù)指標(biāo)：1) 額定電壓: 380V177。10%2) 電源頻率: 50HZ177。3）：設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。7）：修改、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書，畫正式圖紙。（說(shuō)明書）中較成功的部分。 關(guān)鍵詞：電爐；溫度過(guò)程控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì) 目 錄1過(guò)程控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)介 1 1 1 1 1 1（初級(jí)階段） 1 2 21．3綜合自動(dòng)化階段 2 2 4 4 4 反作用方式的選擇 52 電爐溫度過(guò)程控制系統(tǒng) 6 KSY1216(A)電爐溫度控制系統(tǒng) 6: 6： 6: 6: 6 6 7 8 8 9 10 11 8031芯片 12 8255A芯片 12 ADC0809轉(zhuǎn)換器 13 ADC0809與MCS51系列單片機(jī)的接口方法 1ADC的選擇 16 IC集成溫度傳感器 18 18 18 19 19 19 21 22 23總 結(jié) 24謝 辭 25參考文獻(xiàn) 26電爐溫度控制系統(tǒng)的研究1過(guò)程控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)介在沒(méi)有人的直接參與下，利用控制裝置操縱生產(chǎn)機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程，使表征其工作狀態(tài)的物理參數(shù)（狀態(tài)變量）盡可能接近人們的期望值（即設(shè)定值）的過(guò)程，稱為自動(dòng)控制。 在現(xiàn)代工業(yè)控制中, 過(guò)程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。幾十年來(lái)，工業(yè)過(guò)程控制取得了驚人的發(fā)展，無(wú)論是在大規(guī)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還是在傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程改造中，過(guò)程控制技術(shù)對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)省能源等均起著十分重要的作用。（初級(jí)階段）20世紀(jì)50年代，生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化主要是憑生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，局限于一般的控制元件及機(jī)電式控制儀器，采用比較笨重的基地式儀表（如自力式溫度控制器、就地式液位控制器等），實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備就地分散的局部自動(dòng)控制。單元組合儀表已延續(xù)30多年，目前國(guó)內(nèi)還廣泛應(yīng)用。DCS在硬件上將控制回路分散化，數(shù)據(jù)顯示、實(shí)時(shí)監(jiān)督等功能集中化，有利于安全平穩(wěn)生產(chǎn)。當(dāng)前自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展的一些主要特點(diǎn)是：生產(chǎn)裝置實(shí)施先進(jìn)控制成為發(fā)展主流；過(guò)程優(yōu)化受到普遍關(guān)注；傳統(tǒng)的DCS正在走向國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放式系統(tǒng)；綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（DIPS）是發(fā)展方向綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，就是包括生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度、操作優(yōu)化、先進(jìn)控制和基層控制等內(nèi)容的遞階控制系統(tǒng)，亦稱管理控制一體化系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱管控一體化系統(tǒng)）。它以整體優(yōu)化為目標(biāo)，以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)工具，以生產(chǎn)過(guò)程的管理和控制的自動(dòng)化為主要內(nèi)容，將各個(gè)自動(dòng)化“孤島”綜合集成為一個(gè)整體的系統(tǒng)。單回路控制系統(tǒng)是復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，學(xué)會(huì)了單回路控制系統(tǒng)的工程分析、設(shè)計(jì)的處理方法，認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)控制質(zhì)量的影響，并了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則后，就可以聯(lián)系實(shí)際，處理其他更復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題。該控制系統(tǒng)由蒸汽轉(zhuǎn)換器、溫度檢測(cè)元件及溫度變送器TT、溫度控制器TC和蒸汽流量控制閥組成。因此，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用，生產(chǎn)過(guò)程中70%以上的控制系統(tǒng)是簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)。所以，設(shè)計(jì)人員必須深入實(shí)際，調(diào)查研究，分析工藝，從生產(chǎn)過(guò)程對(duì)控制系統(tǒng)的要求出發(fā)，找出影響生產(chǎn)的關(guān)鍵變量作為被控變量。對(duì)于溫度、壓力、流量、液位為操作指標(biāo)的生產(chǎn)過(guò)程，很明顯被控變量就是溫度、壓力、流量、液位。選用控制閥的結(jié)構(gòu)類型時(shí)，要根據(jù)操縱介質(zhì)的工藝條件（如溫度、壓力、流量等）、介質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)（如黏度、腐蝕性、毒性、介質(zhì)狀態(tài)型式等）、控制系統(tǒng)的不同要求及安裝地點(diǎn)等因素來(lái)選取。）（執(zhí)行器177。熟悉控制系統(tǒng)的投運(yùn)次序和步驟，掌握控制系統(tǒng)故障原因的分析法，并能采取切實(shí)有效的方法排除系統(tǒng)或儀表故障，是儀表維護(hù)、維修人員的基本功。KSY1216(A)控制器主要與61811013等型號(hào)產(chǎn)品箱式電阻爐配套使用。外殼表面采用高強(qiáng)度的靜電噴涂工藝，漆膜光滑牢固，控制面板采用PVC軟面板，造型美觀。該電路的移相范圍大于170度。加熱到所需的溫度。圖22 溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器根據(jù)設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)工藝對(duì)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求是被加熱物料經(jīng)加熱器用三相調(diào)功器驚醒加熱后，要求其出口溫度為某一定值，故選擇熱物料出口溫度為被控制參數(shù)。1HZ3) 電源相數(shù)：三相4) 最大控制功率：12KW5) 最高輸出電流：50A6) 最高輸出電壓：不小于370V7) 最高控制溫度：1600℃8) 控制精度：不大于設(shè)定值的177。溫度的顯示為數(shù)字式顯示。被控制對(duì)象是大容量、大慣性的電熱爐溫度對(duì)象，是典型的多階容積遲后特性，在工程上往往近似為包含有純滯后的二階容積遲后；由于被控對(duì)象電容量大，通常采用可控硅作調(diào)節(jié)器的執(zhí)行器。溫度自動(dòng)控制常用調(diào)節(jié)規(guī)律有二位式、三位式、比例、比例積分和比例積分微分等幾種。首先使T0計(jì)數(shù)器產(chǎn)生定時(shí)中斷，作為本系統(tǒng)的采樣周期。從T1中斷返回后，再?gòu)腡0中斷返回主程序并且、繼續(xù)顯示本次采樣溫度，等待下次T0中斷。即：M=ke　　 式中：K比例系數(shù)比例調(diào)節(jié)器的輸入、輸出量之間任何時(shí)刻都存在對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系，因此爐溫變化經(jīng)比例調(diào)節(jié)達(dá)到平衡時(shí)，爐溫不能加復(fù)到給定值時(shí)的偏差稱“靜差”4）比例積分（PI）調(diào)節(jié)為了“靜差”，在比例調(diào)節(jié)中添加積分（I）調(diào)節(jié)積分，調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)與偏差存在隨時(shí)間的增長(zhǎng)而增強(qiáng)，直到偏差消除才無(wú)輸出信號(hào)，故能消除“靜差”比例調(diào)節(jié)和積分調(diào)節(jié)的組合稱為比例積分調(diào)節(jié).5) 比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)比例積分調(diào)節(jié)會(huì)使調(diào)節(jié)過(guò)程增長(zhǎng)，溫度的波動(dòng)幅值增大，為此再引入微分（D）調(diào)節(jié)。主要設(shè)備:熱電偶或熱電阻,智能PID溫控儀,可控硅觸發(fā)調(diào)功器等。電流通過(guò)加熱元件時(shí)產(chǎn)生熱量，再通過(guò)熱的傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射而使放置在爐中的爐料被加熱。 　當(dāng)電流在導(dǎo)體中流過(guò)時(shí)，因?yàn)槿魏螌?dǎo)體均存在電阻，電能即在導(dǎo)體中形成損耗，轉(zhuǎn)換為熱能，按焦耳楞次定律： 　　 Q＝0．2412 Rt Q—熱能，卡；　　 I一電流，安9　　 R一電阻，歐姆，　　 t一時(shí)間，秒。2. 硅碳棒碳棒是選用綠化優(yōu)質(zhì)碳化硅材料為主要原料，經(jīng)輕加工制呸、高溫硅化、在結(jié)晶而成的棒狀的非金屬高溫電熱元件。高溫下，水蒸氣、氫氣、鹵素、硫等對(duì)其也有氧化和侵蝕作用。換下來(lái)的棒重新測(cè)量其電阻值，配阻低溫區(qū)。建議使用盡量小的表面負(fù)荷密度（功率）。如果硅碳棒阻值不同，串聯(lián)時(shí)電阻高的硅碳棒負(fù)荷集中，導(dǎo)致某一個(gè)硅碳棒電阻快速增加，壽命變短 （5） 硅碳棒的溫度分布特性，新出貨時(shí)的檢查規(guī)格為在有效發(fā)熱長(zhǎng)度內(nèi)為Δ60℃以內(nèi)才算合格，當(dāng)然溫度分布會(huì)隨著其老化而變大的，最終可能達(dá)到200℃。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，溫度傳感器信號(hào)應(yīng)采用屏蔽線單獨(dú)接地，此外，對(duì)主機(jī)亦采用電磁屏蔽措施，以防止其它的電磁干擾?！篜1口8位口線，通用I/O接口無(wú)第二功能。PSEN：片外程序存儲(chǔ)器開(kāi)發(fā)信號(hào)引腳（輸出信號(hào)）。8255有三種基本工作方式，三種工作方式由工作方式控制字決定,方式控制字由CPU通過(guò)輸入/,上半部分隨PA口稱為A組,、1和2，而PB口只能工作在方式0和1。WR：寫入信號(hào)線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的寫入。PC0PC7：C口輸入/輸出線。圖23 8255方框圖設(shè)周期Tc內(nèi)導(dǎo)通的周期的波數(shù)為n，每個(gè)周波的周期為T，則調(diào)功器的輸出功率為P=nTPn/Tc，Pn為設(shè)定周期Tc內(nèi)電壓全通過(guò)時(shí)裝置的輸出功率。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖24所示。圖25 引腳圖各引腳的功能如下：IN0～I(xiàn)N7：8個(gè)通道的模擬量輸入端。A、B、C：通道選擇端。START：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)它自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?。REF()、REF(+)：參考電壓輸入端。當(dāng)ALE為高電平時(shí)，通道地址輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存，并譯碼。 ADC0809與MCS51系列單片機(jī)的接口方法ADC0809與8051單片機(jī)的硬件接口有3種形式，分別是查詢方式、中斷方式和延時(shí)等待方式，本設(shè)計(jì)中選用中斷接口方式。通道基本地址為0000H～0007H。、ADC的選擇 溫度檢測(cè)元件及變送器的選擇要考慮溫度控制范圍及精度要求。轉(zhuǎn)換速度是指完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時(shí)間的倒數(shù)，是一個(gè)很重要的指標(biāo)。ADC0809是TI公司生產(chǎn)的8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括一個(gè)8位的逼近型的ADC部分，并提供一個(gè)8通道的模擬多路開(kāi)關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯，為模擬通道的設(shè)計(jì)提供了很大的方便。其優(yōu)點(diǎn)是：①測(cè)量精度高。③構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測(cè)量這個(gè)電位差，再測(cè)出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。對(duì)于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個(gè)數(shù)值大約在5～40mV／℃之間。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國(guó)從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶 IC集成溫度傳感器全數(shù)字化讀取，必須配合單片機(jī)使用，可以連接成網(wǎng)絡(luò)使用，三線即可讀取溫度，電源、地、數(shù)據(jù)。我們選用0通道作為輸入，把0809視為一個(gè)地址為03F8H的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，對(duì)其寫數(shù)據(jù)時(shí)，8031的WR信號(hào)使ALE和START有效，將74LS373鎖存的地址低三位存入0809，并啟動(dòng)ADC0809，D 9EOC為低電平時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，當(dāng)EOC為高電平