【正文】 個控制器、一個執(zhí)行器和一個被控對象所構成的閉環(huán)系統(tǒng)，也稱為單回路控制系統(tǒng)。簡單、可靠、經(jīng)濟與保證效果是方案設計的基本準則。單回路過程控制系統(tǒng)的原理結構如圖11所示溫度控制系統(tǒng)是單回路過程控制系統(tǒng)。蒸汽流量是操縱變量。控制的目標是通過改變進入換熱器的載熱體（蒸汽）的流量，將換熱器出口物料的溫度維持在工藝規(guī)定的數(shù)值上。換熱器TCTT圖11 溫度控制系統(tǒng) 如圖22所示簡單控制系統(tǒng)的結構比較簡單，所需的自動化裝置數(shù)量少，投資低，操作維護也比較方便，而且在一般情況下，都能滿足控制質量的要求。測量變送裝置擾動通道被控對象執(zhí)行器控制器 圖22 簡單控制系統(tǒng)方框圖被控變量的選擇是控制系統(tǒng)設計的核心問題，被控變量選擇的正確與否是決定控制系統(tǒng)有無價值的關鍵。另一方面，對于一個具體的生產過程，影響其正常操作的因素往往有很多個，但并非所有的影響因素都有加以自動控制。根據(jù)被控變量與成產過程的關系，可將其分為兩種類型的控制型式：直接參數(shù)控制與間接參數(shù)控制。大多數(shù)情況下，被控變量的選擇往往是顯而易見的。質量指標是產品質量的直接反應，因此，選擇質量標準作為被控變量應是首先要進行考慮的。氣動薄膜控制閥選用得正確與否是很重要的。、反作用方式的選擇控制器正、反作用方式的選擇原則是：所選控制器的作用方式，應使控制系統(tǒng)構成閉環(huán)負反饋。則控制器正、反作用方式的選擇判別式為（控制器177。）（被控過程177。在系統(tǒng)投運之前必須要進行全面細致的檢查和準備工作。2 電爐溫度過程控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)在各個領域尤其是工業(yè)領域中有著及其廣泛的應用，溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見的控制類型之一。 KSY1216(A)電爐溫度控制系統(tǒng): KSY1216(A)控制器是1300℃電爐的配套設備，它可對電爐內的溫度進行測量、顯示、控制，可使爐膛內的溫度自動保持恒溫。：KSY1216 (A) 控制器各符號的代表意義： K—控制器 S—實驗電阻爐 Y—可控硅移相控制 12—最大控制功率12KW 16—最高控制溫度1600℃ A—智能溫控儀表，PID控制:1) 環(huán)境溫度:5~40℃2) 相對濕度:不大于80%3) 周圍無導電塵埃、爆炸性氣體及能嚴重破壞金屬和絕緣的腐蝕性氣體。: KSY1216(A)控制器為柜式結構,外殼由鋼板沖壓折制焊接成型。控制器的前后均設有可打開的門，方便維修。KSY1216(A)控制器控制系統(tǒng)的主回路采用了可控硅移相集成電路。它具有鋸齒波線性好，控制調節(jié)方便，并有失交保護等優(yōu)點，使用可靠性高。作為PID調節(jié)信號輸出控制主回路的執(zhí)行元件，輸出功率的調節(jié)是經(jīng)過脈沖觸發(fā)電路板的移相集成電路的移相輸入端輸入移相電壓，控制可控硅導通角的大小，導通角越大，輸出到電阻爐兩端的交流就會越高，電爐的輸出功率也就增大，爐溫上升；反之，導通角減小，電阻爐輸入功率減?。粻t溫偏差為零時，可控硅保持在一定的導通角，電阻爐輸入一定的功率，使電爐內的加熱元件加熱，來控制輸出電壓和輸出電流滿足輸出功率的要求，從而達到用戶所需要的爐膛溫度。整個控制系統(tǒng)是由溫度、電壓和電流 3 個 PID調節(jié)器組成的三環(huán)系統(tǒng) ,控制原理如圖21所示。溫度自動調節(jié)器如圖22所示。影響加熱器出口溫度的因素有：材料的加入、輸送的電阻爐兩端的交流電壓的波動等，材料的加入變化不大，故可以近似認為不變，輸送到電阻爐兩端的交流電壓變化的波動，若輸送達到電阻爐兩端的交流電流的波動不大，其電流對出口溫度影響不大，因此，選擇輸送到電阻爐兩端的交流電流作為控制參數(shù)。10%2) 電源頻率: 50HZ177。3℃9) 外形尺寸（mm），（寬深高）：5103001000因此本控制器的輸出功率可以調節(jié)以滿足硅碳棒老化后電阻爐的正常使用?？刂茰囟葹樽詣涌販?。1. 爐溫自動控制原理溫控系統(tǒng)主要由溫度傳感器、溫度調節(jié)儀、執(zhí)行裝置、被控對象四個部分組成。執(zhí)行器的特性：電爐的溫度調節(jié)是通過調節(jié)劑(供電能源)的斷續(xù)作用，改變電爐絲閉合時間Tb與斷開時間Tk的比值α,α=Tb/Tk。根據(jù)爐溫對給定溫度的偏差，自動接通或斷開供給爐子的熱源能量，或連續(xù)改變熱源能量的大小，使爐溫穩(wěn)定有給定溫度范圍，以滿足熱處理工藝的需要。電阻爐爐溫控制是這樣一個反饋調節(jié)過程，比較實際爐溫和需要爐溫得到偏差，通過對偏差的處理獲得控制信號，去調節(jié)電阻爐的熱功率，從而實現(xiàn)對爐溫的控制。 系統(tǒng)控制程序采用兩重中斷嵌套方式設計。在中斷服務程序中啟動A/D，讀入采樣數(shù)據(jù)，進行數(shù)字濾波、上下限報警處理，PID計算，然后輸出控制脈沖信號。在等待T1中斷時，將本次采樣值轉換成對應的溫度值放入顯示緩沖區(qū)，然后調用顯示子程序。1)二位式調節(jié)它只有開、關兩種狀態(tài)，當爐溫低于限給定值時執(zhí)行器全開；當爐溫高于給定值時執(zhí)行器全閉。（如管狀加熱器為加熱元件時，可采用三位式調節(jié)實現(xiàn)加熱與保溫功率的不同）3）比例調節(jié)（P調節(jié)）調節(jié)器的輸出信號（M）和偏差輸入（e）成比例。微分調節(jié)是指調節(jié)器的輸出與偏差對時間的微分成比例，微分調節(jié)器在溫度有變化“苗頭”時就有調節(jié)信號輸出，變化速度越快、輸出信號越強，故能加快調節(jié)速度，降低溫度波動幅度，比例調節(jié)、積分調節(jié)和微分調節(jié)的組合稱為比例積分微分調節(jié)。根據(jù)生產現(xiàn)場的運行情況，這種控溫方法，精度比較高，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，滿足生產的實際需要。間接加熱式電阻爐、就是在爐子內部有專用的電阻材料做的發(fā)熱元件。直接加熱式電阻爐，電源直接接在所需加熱的材料上，使強大的電流直接流過所需加熱的材料而使材料自己發(fā)熱達到加熱效果?！“瓷鲜酵扑?，當1千瓦小時的電能，全部轉換為熱能時Q＝(0．24100036000)／1000=864千卡。電爐在結構上是使電能轉換為熱能的設備，它能有效地用來加熱指定的工件，并保持高的效率。該元件與金屬電熱元件相比，具有使用溫度高、抗氧化、耐腐蝕、壽命長、變形微、安裝維修方便等優(yōu)點。硅碳棒具有良好的化學穩(wěn)定性，酸對其無作用，但堿和堿土金屬氧化物在一定的溫度條件下對其有侵蝕作用。為爐溫和棒承受負荷均勻，安裝前必須進行配阻，保持電阻一致177。若棒損壞的較多或阻值增長過大，無法達到達到所需的爐溫時最好全部更換成新棒。（1） 硅碳棒在空氣中被加熱后，表面形成致密的氧化硅膜，變成抗氧化的保護膜，起到延長壽命的作用。 （2）給硅碳棒加的電流量越大，硅碳棒的表面溫度越高。請注意硅碳棒冷端記載的數(shù)值為空氣中1000℃的電流、電壓，與實際使用不一定相符。 （4） 硅碳棒盡可能并聯(lián)。具體溫度分布變化也因爐內氣氛、使用條件的不同而不同。它把傳感器送來的溫度信號進行放大、比較、運算后，輸出控制信號，觸發(fā)執(zhí)行裝置，實現(xiàn)溫度的自動控制，同時還實現(xiàn)多種溫度傳感器的轉換、調零、調幅的軟調整等功能。 8031芯片MCS51系列單片機是美國Intel公司開發(fā)的8位單片機，又可以分為多個子系列。引腳說明： ～：P0口8位口線，第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為存儲器擴展時的地址/數(shù)據(jù)復用口。～：P2口8位口線，第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為存儲器擴展時傳送高8位地址。ALE/ PROG：地址鎖存允許/編程脈沖輸入信號線（輸出信號）。EA/Vpp：片外程序存儲器使用信號引腳/編程電源輸入引腳。 8255A芯片8255A芯片是Intel公司生產的可編程輸入輸出接口芯片,它具有3個8位的并行I/O口,具有三種工作方式,可通過程序改變其功能,因而使用靈活,通用性強,可作為單片機與多種外圍設備連接時的中間接口電路。8255共有40個引腳,采用雙列直插式封裝,各引腳功能如下：D0D7：三態(tài)雙向數(shù)據(jù)線,與單片機數(shù)據(jù)總線連接,用來傳送數(shù)據(jù)信息。RD：讀出信號線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的讀出。Vcc：+5V電源。PB0PB7：B口輸入/輸出線。RESET：復位信號線。GND：地線。 ADC0809轉換器ADC0809是一種比較典型的8位8通道逐次逼近式A/D轉換器，CMOS工藝，可實現(xiàn)8路模擬信號的分時采集，片內有8路模擬選通開關，以及相應的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉換時間為100μs左右，采用雙排28引腳封裝，其引腳說明如下：IN0～IN7：8路模擬量輸入通；ADDA～ADDC：地址線用于選擇模擬量輸入通道；ALE：地址鎖存允許信號；START：轉換啟動信號；D0～D7：數(shù)據(jù)輸出線；OE：輸出允許信號，低電平允許轉換結果輸出；CLOCK：時鐘信號輸入引腳，通常使用500KHz；EOC：轉換結束信號，為0代表正在轉換，1代表轉換結束；Vcc：＋5V電壓；VREF（＋）、VREF（－）：參考電壓。8路轉換開關能直接連通8個單端模擬信號中的任何一個。圖24 ADC0809內部結構 1. ADC0809主要性能●逐次比較型●CMOS工藝制造●單電源供電●無需零點和滿刻度調整 ●具有三態(tài)鎖存輸出緩沖器，輸出與TTL兼容●易與各種微控制器接口●具有鎖存控制的8路模擬開關●分辨率：8位●功耗：15mW●最大不可調誤差小于177。典型時鐘頻率為640kHz2. 引腳排列及各引腳的功