生产奶粉的干燥器温度控制系统2
摘要
传统的加热炉电气控制系统普遍采用继电器控制技术,由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制,使控制系统的体积增大,耗电多,效率不高且易出故障,不能保证正常的工业生产。随着计算机控制技术的发展,传统继电器控制技术必然被基于计算机技术而产生的PLC控制技术所取代。而PLC本身优异的性能使基于PLC控制的温度控制系统变的经济高效稳定且维护方便。这种温度控制系统对改造传统的继电器控制系统有相当的意义。干燥器是通过加热使物料中的湿分(一般指水分或其他可挥发性液体成分)汽化逸出，以获得规定湿含量的固体物料的机械设备。干燥的目的是为了物料使用或进一步加工的需要。
在以PLC控制为核心，干燥器为基础的温度自动控制系统中，PLC将干燥器温度设定值与温度传感器的测量值之间的偏差经PID运算后得到的信号控制输出电压的大小，从而调节加热器加热，实现温度自动控制的目的。文章介绍了基于S7-200温度控制系统的PID调节器的实现。
关键词：PLC 温度控制 PID 调节器 S7-200 温度传感器
目录
第1章绪论 (3)
第2章课程设计的方案 (4)
2.1概述 (4)
2.2系统设计思路 (4)
2.3系统参数选择 (5)
2.4控制方案设计 (5)
第3章硬件设计 (6)
3.1S7-200PLC选型 (6)
3.2温度传感器 (7)
3.3模拟PID算法简介 (8)
第4章软件设计 (10)
4.1控制程序的组成 (10)
4.2控制程序设计 (10)
第5章系统测试与分析/实验数据与分析 (14)
第6章课程设计总结 (15)
参考文献 (16)
第1章绪论
1.1 课题背景
随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制[1]。这方面的应用大多是基于单片机进行PID控制,然而单片机控制的DDC系统软硬件设计较为复杂,特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处,然而PLC在这方面却是公认的最佳选择。
随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID控制功能,因此在逻辑控制与PID 控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的，通过采用PLC来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，PLC对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。这也正是本课题所重点研究的内容。
1.2 研究的主要内容
本课题的研究内容主要有：
温度的检测；
采用PLC进行恒温控制；
PID算法在PLC中如何实现；
PID参数对系统控制性能的影响；
第2章课程设计的方案
2.1概述
本次设计是对生产奶粉的干燥器温度控制系统的设计，通过对PLC课程所学的基本理论和基本方法，来掌握简单的PLC系统设计的基本方法。
该系统主要应用于乳制品干燥过程，包括温度检测、电源、调节器和调节阀等部分。
系统功能介绍：系统通过温度传感器测量干燥器出口温度，从而根据出口温度对奶粉含水量进行控制，是产品达到质量要求。
2.2系统设计思路
根据系统具体指标要求，可以对每一个具体部分进行分析设计。整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。
图2.1是喷雾式乳液干燥流程示意图，通过空气干燥器将浓缩乳液干燥成乳粉，已浓缩的乳液由高位储槽流下，经过滤器去掉凝结快，然后从干燥器顶部喷嘴喷出。干燥空气经热交换器加热、混合后，通过风管进入干燥器与乳液充分接触，使乳液中的水分蒸发成为乳粉。成品乳粉与空气一起送出进行分离。干燥后成品质量要求高，含水量不能波动大。
图2.1 乳化物干燥器干燥原理图
2.3系统参数选择
按照生产工艺要求，产品质量取决于乳粉的水分含量。湿度传感器测量精度低、滞后大，要精确、快速测量乳粉的水分含量十分困难。而乳粉的水分含量与干燥器出口温度关系密切，而且为单值对应关系。实验表明，干燥器出口温度偏差小于±2℃时，乳粉质量符合要求，因而可选择干燥器出口温度为（间接）被控参数，通过干燥器出口温度控制实现产品质量控制。
影响干燥器出口温度的变量有乳液流量[记为f1(t)]、旁路空气流量[记为f2(t)]，、加热蒸汽流量[记为f3(t)]三个因素，并通过图2.1中的调节阀1、调节阀2、调节阀3对这三个变量进行控制。选择其中的任意一个作为控制变量，都可实现干燥器出口温度（被控参数）的控制。
2.4 控制方案设计
分别以三个控制变量作为控制变量，可得到如下三种不同的控制方案
方案一以旁通冷风流量f2(t)为控制变量（由调节阀2进行控制），对干燥器出口温度进行控制。
图2.2 以旁路冷风流量为被控变量结构框图
从图2.3可以看出，由调节阀2控制的旁路冷风流量f2(t)经过混合和滞后[G m(s)]之后进入干燥器。由于一阶惯性环节G m(s)时间常数T m和纯滞后τ的滞后因素，控制通道有一定滞后，控制变量对干燥器出口温度的控制不够灵敏。干扰f1(t)进入控制通道的位置距调节阀2较远，干扰通道环节少，故其引起的动差较大；干扰f3(t) 进入控制通道的位置距调节阀2很近，干扰通道环节多，其引起的动差小而且平缓。
方案二以加热蒸汽流量f3(t)为控制变量（由调节阀3进行控制），对干燥器出口温度进行控制。
图2.3 以加热蒸汽流量为控制变量结构框图
从图2.4可以看出，由调节阀3控制的蒸汽流量对流过热交换器的空气加热[G h(s)]，热空气经过混合和滞后[G m(s)]之后进入干燥器。由于有G h(s)两个时间常数T h1和T h2、G m(s)的时间常数T m、风管纯滞后τ多种因素共同影响，控制通道的时间滞后很大，控制变量f3(t)对干燥器出口温度的控制作用慢；干扰f2(t)进入控制通道的位置距调节阀3较远、干扰f1(t)进入控制通道的位置距调节阀很远，二者干扰通道环节少，引起的动差大。
综上，本次设计选方案一
第3章硬件设计
3.1S7-200PLC选型
S7-200 系列 PLC 是由德国西门子公司生产的一种超小型系列可编程控制器，它能够满足多种自动化控制的需求，其设计紧凑，价格低廉，并且具有良好的可扩展性以及强大的指令功能，可代替继电器在简单的控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。由于它具有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥作用[2]
S7-200系列可以根据对象的不同, 可以选用不同的型号和不同数量的模块。并可以将这些模块安装在同一机架上。
SiemensS7-200 主要功能模块介绍：
(1)CPU 模块S7-200的CPU 模块包括一个中央处理单元,电源以及数字I/O 点,这些都被集成在一个紧凑,独立的设备中。CPU 负责执行程序,输入部分从现场设备中采集信号,输出部分则输出控制信号,驱动外部负载.从 CPU 模块的功能来看, CPU 模块为CPU22*,它具有如下五种不同的结构配置CPU 单元：①CPU221 它有 6 输入/4 输出,I/0 共计 10 点.无扩展能力,程序和数据存储容量较小,有一定的高速计数处理能力,非常适合于少点数的控制系统。②CPU222 它有8 输入/6 输出，I/0 共计 14 点，和 CPU 221 相比,它可以进行一定的模拟量控制和2个模块的扩展,因此是应用更广泛的全功能控制器。③CPU224 它有14 输入/10 输出，I/0 共计 24 点，和前两者相比,存储容量扩大了一倍,它可以有 7 个扩展模块,有内置时钟,它有更强的模拟量和高速计数的处理能力,是使用得最多 S7-200 产品。④CPU226 它有 24 输入/16 输出,I/0 共计 40 点,和 CPU224 相比,增加了通信口的数量,通信能力大大增强。它可用于点数较多,要求较高的小型或中型控制系统。⑤CPU226XM 它在用户程序存储容量和数据存储容量上进行了扩展,其他指标和 CPU226相同。
(2)开关量 I/O 扩展模块当 CPU 的 I/0 点数不够用或需要进行特殊功能的控制时,就要进行 I/O 扩展,I/O 扩展包括 I/O 点数的扩展和功能模块的扩展。通常开关量 I/O 模块产品分 3 种类型:输入模块,输出模块以及输入/输出模块。为了保证 PLC 的工作可靠性,在输入模块中都采用提高可靠性的技术措施。如光电隔离,输入保护(浪涌吸收器,旁路二极管,限流电阻),高频滤波,输入数据缓冲器等。由于 PLC 要控制的对象有多种,因此输出模块也应根据负载进行选择,有直流输出模块, 交流输出模块和交直流输出模块。按照输出开关器件种类不同又分为 3 种：继电器输出型,晶体管输出型和双向晶闸管输出型。这三种输出方式中,从输出响应速度来看，晶体管输出型最快，继电器输出型最差，晶闸管输出型居中；若从与外部电路安全隔离角度看,继电器输出型最好。在实际使用时，亦应仔细查看开关量 I/O 模块的技术特性，按照实际情况进行选择。
由于本系统是单回路的反馈系统，CPU224XP相比与其他型号具有更好的硬件指标，其
上自带有模拟量的输入和输出通道，因此节省了元器件的成本。
图3.1 I/O地址分配表
在S7-200中，单极性模拟量的输入/输出信号的数值范围是0~32000，双极性模拟信号的数值范围是-32000~+32000[3]
图3.2 PLC控制电路
3.2温度传感器
温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和 IC 温度传感器。
热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定，典型的有铜热电阻、铂热电阻等。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪，它的阻值会随着温度的变化而改变，通常用PT100
来表示。其中PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。
PT100是广泛应用的测温元件，在-50~600℃范围内具有其他任何温度传感器无可比拟的优势，包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。由于铂电阻的电阻值与温度成非线
性关系，所以需要进行非线性校正。校正分为模拟电路校正和微处理器数字化校正，模拟校正有很多现成的电路，其精度不高且易受温漂等干扰因素影响，数字化校正则需要在微处理系统中使用，将Pt电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中，根据电路中实测的AD 值以查表方式计算相应温度值[4]。
常用的Pt电阻接法有三线制和两线制，其中三线制接法的优点是将PT100的两侧相等的的导线长度分别加在两侧的桥臂上，使得导线电阻得以消除。常用的采样电路有两种：一为桥式测温电路，一为恒流源式测温电路。本设计采用的就是三线制接线。
由于铂热电阻测出的是温度变化，需要在将信号输入PLC前加一个温度变送器，将温度信号转换成电压信号。本系统采用的温度变送器是DZ4130，使用过程中要加一个24V的电源，该电源可以从PLC上直接获得。
3.3模拟PID算法简介
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID 控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近80年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便[5]。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
比例（P）控制：比例控制是一种最简单,最常用的控制方式[6]。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。
积分（I）控制：在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分（D）控制：在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够
的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
模拟PID 控制系统框图：
图3.3 PID 模拟控制系统框图
PID 控制器的微分方程和传递函数形式为:
]/)(*)(/1)([t u 0
dt t de Td dt t e Ti t r Kp t
?++=）（
)/11()(/)(U Tds Tis Kp s E s ++=
第4章软件设计
硬件设计完成过后，就需要进行软件设计，通过软件设计使得系统能满足设计的要求，因此软件设计在设计的过程中也是相当的重要。有了好的合适的程序才能使系统发挥其最大的优势，来调节加热炉的温度。
4.1控制程序的组成
控制程序主要由温度采集程序、数据滤波程序、PID控制程序组成，温度采集程序的作用是将温度值转换成PLC能够识别的数值。数据滤波程序是为了消除干扰对测量结果的影响，在PID控制前，需要对采集的数据进行处理，这样是为了避免由于外部的干扰而导致PID运算出错。因此，滤波程序是非常的重要的。
4.2控制程序设计
图4.1 梯形图
第5章 系统测试与分析/实验数据与分析
对于单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统的主动量来说，可按单回路控制系统的整定方法和要求来进行。一般希望主动量回路的过渡过程变化缓慢一些，以便从动量得以跟踪上。变比值控制系统结构上属于串级控制系统，因此其主调节器的参数可按串级控制系统进行整定。而从动量回路实质上是一个随动系统，要求从动量能迅速、准确地跟踪主动量变化，而且不宜有过大超调。从动量回路的过渡过程整定非周期临街状态为最佳，此时从动量回路的过渡过程既不震荡有反应最快。从动量回路控制器参数整定步骤如下：
1、根据计算的比值系数K'在满足工艺生产流量比的情况下，将比值控制系统投入进行。
2、将积分时间厂商置于最大，有大到小改变调节器的比例度，使系统响应迅速，并处于振荡与不振荡的临界过程。
3、若有积分作用，则适当的加大比例度，投入积分作用，并减小积分时间，知道系统出现振荡与不振荡的临界过程。
空气流量测量仪表为线性单元，动态滞后可忽略，则有：
()QM QM
G s K = （5.1）
温度测量环节用一阶环节来近似： 1()1TM TM K G s T s =
+ （5.2） 假设10%/(/)QM K T hr = 对于调节阀，由于其流量特性为直线和等百分比，故()()1%/%()V V V f s G s K u s =
== 对于调节阀控制流量对象，控制通道和扰动通道的动态特性为：
222()1p K G s T s =+
22d d G K = （5.3） 假设20.1(/)/%K T hr =，2 1.5min T =，26(/)/d K T hr MPa =，流量调节阀前压力波动为0.1MPa ±
对于流量控制干燥器温度对象，控制通道和扰动通道的动态特性为
1
1
12()(1)(1)p s
p p p p K e
G s T s T s τ-=++ 111()(1)d s d d d K e G s T s τ-=+（5.4）
假设15/(/)o p K C T hr = 14min p T = 21m i n p T = 3min p τ=
11/(/)
o d K C T hr = 13m i n d T = 2m i n d τ=
第6章课程设计总结
本设计研究了干燥器的温度控制系统，系统采用西门子的S7-200PLC为控制器，运用了PID算法对炉内温度进行控制，最后可在监控的触摸屏画面上准确的观测到温度的实时变化。
该系统采用S7-200PLC对电炉温度进行控制，通过学过的PLC课程，对S7-200有了基本的了解。实际操作起来能够更好的掌握。对于该类PLC配套的人机界面设计也是非常方便的，可以通过人机界面方便的监控PLC的运行状态。
本设计的系统虽说成功的实现了电炉内部的恒温控制，但在系统的设计中也存在一些问题，如：PID参数的整定，利用PLC内部功能模块对PID参数进行整定的时，并不是每次都会得到理想的参数，并且参数的自整定需要花很成长的时间；系统的硬件部分过于复杂，该系统在PLC的输入和输出端都需要加变送器，使得整个系统硬件过于繁杂。这些问题都是需要进一步研究改进的。
参考文献
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[8] 胡文金.计算机测控应用技术[M].重庆：重庆大学出版社，2003.6:147-149
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模具温度控制方法
模具温度控制方法 模具温度对胶件的成型质量、成型效率有着较大的影响。在温度较高的模具里，熔融胶料的流动性较好，有利于胶料充填型腔，获取高质量的胶件外观表面，但会使胶料固化时间变长，顶出时易变形，对结晶性胶料而言，更有利于结晶过程进行，避免存放及使用中胶件尺寸发生变化；在温度较低的模具里，熔融胶料难于充满型腔，导致内应力增加，表面无光泽，产生银纹、熔接痕等缺陷。 不同的胶料具有不同的加工工艺性，并且各种胶件的表面要求和结构不同，为了在最有效的时间内生产出符合质量要求的胶件，这就要求模具保持一定的温度，模温越稳定，生产出的胶件在尺寸形状、胶件外观质量等方面的要求就越一致。因此，除了模具制造方面的因素外，模温是控制胶件质量高低的重要因素，模具设计时应充分考虑模具温度的控制方法。 1 模具温度控制的原则和方式 1.1 模具温度控制的原则 为了保证在最有效的时间内生产出高外观质量要求、尺寸稳定、变形小的胶件，设计时应清楚了解模具温度控制的基本原则。 (1)不同胶料要求不同的模具温度。参见10.1.3节 (2)不同表面质量、不同结构的模具要求不同的模具温度，这就要求在设计温控系统时具有针对性。 (3)前模的温度高于后模的温度，一般情况下温度差为20~30o左右。 (4)有火花纹要求的前模温度比一般光面要求的前模温度高。当前模须通热水或热油时，一般温度差为40o左右。 (5)当实际的模具温度不能达到要求模温时，应对模具进行升温。因此模具设计时，应充分考虑胶料带入模具的热量能否满足模温要求。 (6)由胶料带入模具的热量除通过热辐射、热传导的方式消耗外，绝大部分的热量需由循环的传热介质带出模外。铍铜等易传热件中的热量也不例外。 (7)模温应均衡，不能有局部过热、过冷。 1.2 模具温度的控制方式 模具温度一般通过调节传热介质的温度，增设隔热板、加热棒的方法来控制。传热介质一般采用水、油等，它的通道常被称作冷却水道。 降低模温，一般采用前模通“机水”(20oC左右)、后模通“冻水”(4oC左右)来实现。当传热介质的通道即冷却水道无法通过某些部位时，应采用传热效率较高的材料(如铍铜等，模具材料的传热系数详见《塑料模具技术手册》第219页)，将热量传递到传热介质中去，如图10.1.1，或者采用“热管”进行局部冷却。 升高模温，一般采用在冷却水道中通入热水、热油(热水机加热)来实现。当模温要求较高时，为防止热传导对热量的损失，模具面板上应增加隔热板。 热流道模具中，流道板温度要求较高，须由加热棒加热，为避免流道板的热量传至前模，导致前模冷却困难，设计时应尽量减少其与前模的接触面。 1.3 常用胶料的注射温度与模具温度 下表为胶件表面质量无特殊要求(即一般光面)时常用的胶料注射温度、模具温度，模具温
模具温度调节系统
4 . 9 . 1 概述 注射模具的温度是指模具型腔的表面温度，对于大型塑件是指模具型腔表面多点温度的平均值。在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量(如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等)，并且对生产效率起到决定性的作用，因此，必须采用温度调节系统对模具的温度进行控制。 模具温度调节系统包括冷却和加热两个方面，对于大多数要求较低模温(一般低于80 ℃ )的塑料(如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS 等)，只需设置模具的冷却系统即可，因为，通过调节水的流量就可达到调节模具温度的目的。但对于要求模温较高(80 120 ℃ )的塑料(如聚碳酸醋、聚矾、聚苯醚等)以及大型注射模具，需设置加热系统。因为大型模具散热面积广，有时单靠注人高温塑料来保持模具温度是不够的。 1.模具温度调节对塑件质量的影响 塑件的质量与模具的温度有密切关系，低的模具温度可降低塑件的成型收缩率，避免塑件收缩产生凹陷，降低脱模后的塑件变形，从而提高塑件尺寸精度。从塑件的耐应力开裂能力来看，结晶型塑料结晶度越高该能力就越低，因此也应降低模温。但模具温度过低将影响塑料的流动，造成充模流动阻力大、不易充满型腔、内部应力过大等缺陷，使塑件易出现翘曲、扭曲、流痕、银丝、注不满等问题。 提高模具温度可以改善塑件的表面质量，使塑件的表面粗糙度降低。高的模具温度，对于结晶性聚合物，结晶在模内充分达到平衡，因此，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象造成尺寸和力学性能的变化(特别是玻璃化温度低于室温的聚烯烃类塑件)。但是，模具温度过高将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷;模温过高又会使冷却时间大大延长，易造成滋边、脱模变形等;模温高，则熔体冷却速度慢，收缩率波动大。
加热炉温度控制系统设计
过程控制系统课程设计 设计题目加热炉温度控制系统 学生姓名 专业班级自动化 学号 指导老师 2010年12月31日 目录 第1章设计的目的和意义 (2) 第2章控制系统工艺流程及控制要求 (2) 2.1 生产工艺介绍
2.2 控制要求 第3章总体设计方案 (3) 3.1 系统控制方案 3.2 系统结构和控制流程图 第4章控制系统设计 (5) 4.1 系统控制参数确定 4.2 PID调节器设计 第5章控制仪表的选型和配置 (7) 5.1 检测元件 5.2 变送器 5.3 调节器 5.4 执行器 第6章系统控制接线图 (13) 第7章元件清单 (13) 第8章收获和体会 (14) 参考文献 第1章设计的目的和意义 电加热炉被广泛应用于工业生产和科学研究中。由于这类对象使用方便，可以通过调节输出功率来控制温度，进而得到较好的控制性能，故在冶金、机械、化工等领域中得到了广泛的应用。 在一些工业过程控制中,工业加热炉是关键部件,炉温控制精度及其工作稳定
性已成为产品质量的决定性因素。对于工业控制过程,PID 调节器具有原理简单、使用方便、稳定可靠、无静差等优点,因此在控制理论和技术飞跃发展的今天,它在工业控制领域仍具有强大的生命力。 在产品的工艺加工过程中，温度有时对产品质量的影响很大，温度检测和控制是十分重要的，这就需要对加热介质的温度进行连续的测量和控制。 在冶金工业中，加热炉内的温度控制直接关系到所冶炼金属的产品质量的好坏，温度控制不好，将给企业带来不可弥补的损失。为此，可靠的温度的监控在工业中是十分必要的。 这里，给出了一种简单的温度控制系统的实现方案。 第2章控制系统工艺流程及控制要求 2.1 生产工艺介绍 加热炉是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。 加热炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的加热炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。 本加热炉环节中，燃料与空气按照一定比例送入加热炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给物料。物料被加热后，温度达到生产要求后，进入下一个工艺环节。 加热炉设备主要工艺流程图如图2-1所示。
陶瓷隧道窑微机温度控制系统
陶瓷隧道窑微机温度控制系统 摘要 目前我国陶瓷隧道窑炉大多采用人工或简单仪表控制，要想使窑炉长期达到最佳工作状态是不可能的，造成产品合格率、一级品率一直处于较低的水平。陶瓷隧道窑炉是由预热带、烧成带和冷却带三个部分组成，瓷件烧成温度在1320℃左右，窑内温度场主要由烧成带12对喷嘴燃冷煤气产生，窑炉系统用8组风机来调节窑内的压力场。排烟风、助燃风将直接影响烧成带的温度场，急冷风会影响最终产品的质量。 温度控制系统将采集的各点温度值，经Ａ/Ｄ转换后与设定值进行比较，控制器输出经由Ｄ/Ａ变换，变成 4～20mA形式模拟量输出给电动执行器，驱动蝶形阀调节喷嘴的煤气进给量，从而控制烧成带的温度。12只温度传感器与12个喷嘴一一对应。 关键词：MSP430F149单片机、热电偶，变送器、大林算法、 I2C总线、多路开关
一.总体方案设计 1.对象的工艺过程 陶瓷隧道窑炉是由预热带、烧成带和冷却带三个部分组成，瓷件烧成温度在1320℃左右，窑内温度场主要由烧成带12对喷嘴燃冷煤气产生，窑炉系统用8组风机来调节窑内的压力场。排烟风、助燃风将直接影响烧成带的温度场，急冷风会影响最终产品的质量。 温度控制系统将采集的各点温度值，经Ａ/Ｄ转换后与设定值进行比较，控制器输出经由Ｄ/Ａ变换，变成 4～20mA形式模拟量输出给电动执行器，驱动蝶形阀调节喷嘴的煤气进给量，从而控制烧成带的温度。12只温度传感器与12个喷嘴一一对应。
窑温控制示意图 2.对象分析 被控过程传递函数s e s s G 403 o ) 251(25.2)(-+= 是一个大的延迟环节，而且温度的控制对系统的输出超调量有严格的限制，用最少拍无纹波数字控制器的设计，和PID 算法效果欠佳，所以本设计采用大林算法设计数字控制器。 3.控制系统设计要求 窑温控制在1320±10℃范围内。微机自动调节：正常工况下，系统投入自动。模拟手动操作：当系统发生异常，投入手动控制。 微机监控功能：显示当前被控量的设定值、实际值，控制量的输出值，参数报警时有灯光报警。 二、硬件的设计和实现 1.选择计算机机型和系统总线 本系统控制的回路12个，所以只需要一片微控制器即可实现，本设计采用TI 公司的MSP430系列单片机，MSP430 系列是一个 16 位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，有较高的处理速度，在 8MHz 晶体驱动下指
加热窑炉温度控制系统设计
加热窑炉温度控制系统 设计方案： 一、加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图 图2 加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图 二、串级控制系统 加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。由于加热炉时间常数大，而且扰动的因素多，比如原料侧的扰动及负荷扰动；燃烧侧的扰动等，单回路反馈控制系统不能满足工艺对加热炉出口温度的要求。为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度为副变量，构成炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统有效地提高控制质量，以满足工业生产的要求。 串级控制系统的工作过程，就是指在扰动作用下，引起主、副变量偏离设定值，由主、副调节器通过控制作用克服扰动，使系统恢复到新的稳定状态的过渡过程。由加热炉出口温度串级控制系统结构图可绘制出其结构方框图，如图4所示。
图3 加热炉出口温度串级控制系统结构方框图 三、控制系统 方案：采用51单片机为主控芯片 此方案采用单片机为主控芯片。利用热电阻PT100作为温度传感器件，然后通过运算放大器OP-07构建差分放大器将温度信号转换成ADC0809模拟通道的输入的0-5V标准信号，再由ADC0809将模拟信号转换成八位数字信号，传送给单片机P0口，单片机将实时温度和设置参数通过数码管显示出来，同时通过键盘输入设定温度，单片机将设定温度同ADC0809传送过来的数据进行比较运算，利用PID运算，作出相应的判断，从单片机P1.0输出一个PWM波形来控制固态继电器的导通与关闭，从而控制窑炉的加热丝在一个固定周期中通电加热时间的长短来达到恒温控制的目的。系统原理框图如下图2所示： 图2 方案原理框图 六、窑炉温度控制系统硬件电路设计 本系统硬件电路主要由以下部分组成：供电电源电路、单片机最小系统电路、温度检测电路、数模转换电路、键盘输入电路、声光报警电路、继电器输出电路、LED显示电路 1.系统供电电源电路设计 主控电路所需的+5V电源；外围电路（如继电器、运算放大器）所需的+12V 和-12V电源。如图3系统供电电源电路原理图所示：此电路采用“降压→整流→滤波→稳压→滤波”的线形电源模式。这里选用了78M12、79M12、78M05三端稳压器。(原理图见图纸2)
加热炉温度控制系统..
第1章绪论 1.1 综述 在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。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。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。 在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。 1.2 加热炉温度控制系统的研究现状 随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。单片机温度控制系统是数控系统的一个简单应用，在冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各类工业中，广泛使用于加热炉、热处理炉、反应炉等。 温度是工业对象中的一个重要的被控参数。由于炉子的种类不同，因而所使用的燃料和加热方法也不同，例如煤气、天然气、油、电等;由于工艺不同，所需要的温度高低不同，因而所采用的测温元件和测温方法也不同;产品工艺不同，控制温度的精度也不同，因而对数据采集的精度和所采用的控制算法也不同。 传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。不仅如此，传统的控制方式不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于它主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效
工业控制系统信息安全自查表
附件 工业控制系统信息安全自查表 填表说明 一、组成结构 本表包含三个分表： （1）工业控制系统信息安全检查情况汇总表 （2）工业控制系统运营单位基本情况表 （3）工业控制系统信息安全自查表 二、填写对象 各分表填写责任人如下： （1）工业控制系统信息安全检查情况汇总表：由各地经济和信息化主管部门指定专人负责汇总填写。 （2）工业控制系统运营单位基本情况表：由各工业控制系统运营单位指定专人负责填写。 （3）工业控制系统信息安全自查表：由工业控制系统运营单位的各工业控制系统负责人填写。
表1 工业控制系统信息安全检查情况汇总表
1 重要工业控制系统是指与国家安全、国家经济安全、国计民生紧密相关的，如钢铁、有色、化工、装备制造、电子信息、核设施、石油石化、电力、天然气、水利枢纽、环境保护、铁路、城市轨道交通、民航、城市供水供气供热等工业生产领域中的工业控制系统。 2 工业主机是指工业生产控制各业务环节涉及组态、操作、监控、数据采集与存储等功能的主机设备载体，包括工程师站、操作员站、历史站等。
表2 工业控制系统运营单位基本情况表
注1：工控系统基本情况可另附表说明。 注2：此处工业控制系统的划分原则为1）具体的完整的工业控制系统：以企业工业自动化生产过程为基础，属于企业的一个自动化生产全过程或一个工业自动化生产装置；或者是2）工业控制系统中相对独立的一部分：以企业工业自动化生产过程的局部环节为基础，属于企业的一个自动化生产全过程或一个工业自动化生产装置的工业控制系统中的相对独立的且物理边界清晰的某个安全区域或通信网络。 1 按照《国民经济行业分类》（GB/T4745-2011）规定填写。 2 按照《事业单位登记管理暂行条例》登记的，为社会公益目的、由国家机关举办或者其他组织组织利用国有资产举办的，从事教育、科技、文化、卫生等活动的社会服务组织。 3 按照《中华人民共和国企业法人登记管理条例》登记注册的三类经济组织：（1）全部资产归国家所有的（非公司制）国有企业；（2）全部资产归国家所有的国有独资有限责任公司；（3）由国有资本占控制地位的有限责任公司和股份有限公司，此处称国有控股公司。 4 包括港、澳、台资本和其他地区外资资本投资设立的独资或控股的独资公司、有限责任公司和股份有限公司。
基于PLC控制的窑炉温度控制系统设计 2
毕业设计（论文） 题目：基于PLC的立体保险柜控制系统的设计 系（部）：机械电子工程系 专业班级：机械一 姓名：汤其东 学号：12242513503 指导教师：陈洪亮 2013年 4月 6日 前言 PLC即可编程逻辑控制器（可编程控制器件）。 1
可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。 1.使用方便，编程简单 2.功能强，性能价格比高 3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 4.可靠性高，抗干扰能力强 5.系统的设计、安装、调试工作量少 6.维修工作量小，维修方便 21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。 随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制[1]。这方面的应用大多是基于单片机进行PID控制,然而单片机控制的DDC系统软硬件设计较为复杂,特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处,然而PLC在这方面却是公认的最佳选择。 目录 第一章炉窑温度控制系统设计的内容及要求 (4)
模具温度调节系统
4 . 9 . 1 概述 注射模具的温度就是指模具型腔的表面温度,对于大型塑件就是指模具型腔表面多点温度的平均值。在注射成型过程中,模具温度直接影响到塑件的质量(如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性与表面质量等),并且对生产效率起到决定性的作用,因此,必须采用温度调节系统对模具的温度进行控制。 模具温度调节系统包括冷却与加热两个方面,对于大多数要求较低模温(一般低于80 ℃ )的塑料(如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS 等),只需设置模具的冷却系统即可,因为,通过调节水的流量就可达到调节模具温度的目的。但对于要求模温较高(80 ? 120 ℃ )的塑料(如聚碳酸醋、聚矾、聚苯醚等)以及大型注射模具,需设置加热系统。因为大型模具散热面积广,有时单靠注人高温塑料来保持模具温度就是不够的。 1、模具温度调节对塑件质量的影响 塑件的质量与模具的温度有密切关系,低的模具温度可降低塑件的成型收缩率,避免塑件收缩产生凹陷,降低脱模后的塑件变形,从而提高塑件尺寸精度。从塑件的耐应力开裂能力来瞧,结晶型塑料结晶度越高该能力就越低,因此也应降低模温。但模具温度过低将影响塑料的流动,造成充模流动阻力大、不易充满型腔、内部应力过大等缺陷,使塑件易出现翘曲、扭曲、流痕、银丝、注不满等问题。 提高模具温度可以改善塑件的表面质量,使塑件的表面粗糙度降低。高的模具温度,对于结晶性聚合物,结晶在模内充分达到平衡,因此,提高模具温度可使塑件尺寸稳定,避免后结晶现象造成尺寸与力学性能的变化(特别就是玻璃化温度低于室温的聚烯烃类塑件)。但就是,模具温度过高将导致成型周期延长与塑件发脆的缺陷;模温过高又会使冷却时间大大延长,易造成滋边、脱模变形等;模温高,则熔体冷却速度慢,收缩率波动大。 如果模具温度不均匀,型腔与型芯温差过大,则塑件收缩不均匀,导致塑件产生翘曲变形,影响塑件的形状与尺寸精度。不均匀的冷却也会使制品表面光泽不一,出模后产生热变形。因此,必须合理控制模具温度,才能确保塑件的质量。 2 、模具温度调节对生产效率的彩响 在塑件成型周期中,冷却时间占了很大比例,一般可占成型周期的2 / 3 。由于冷却所需的时间长,使得注射成型生产率的提高受到了阻碍,因此,缩短成型周期中的冷却时间便成了提高生产率的关键。影响冷却时间的因素很多,如冷却管道与型腔的距离、塑料种类与塑件厚度、开模温度、模具热传导率、冷却介质(水)初始温度及流动状态等。缩短冷却时间,可通过增大冷却介质流速、增大传热面积与调节塑料与模具的温差来实现。此外,冷却管道距型腔表面越近,则冷却效果就越好。因考虑到距离太小,则每一个冷却管道影响型腔表面的范围较小,型腔不易达到均匀冷却;冷却管道距型腔表面太近,就会减小模具型腔表面的强度,在型腔内熔融塑料压力的作用下易发生变形,影响塑件尺寸精度及外观质量。综合这两种情况,一般冷却管道的管壁距型腔表面的距离取15~25 mm 。塑件的厚度、开模温度及冷却水温度对降低冷却时间有显著影响。因此,可以从产品设计与工艺设置入手来减少冷却时间,提高生产效率。 3 、对模具温度的要求
比例阀控制系统传递函数Word版
0 引言 最近10年来发展起来的电液比例控制技术新成员——伺服比例阀，实际上是电液比例技术与电液伺服阀的进一步的“取长补短”式的融合。伺服比例阀(闭环比例阀)内装放大器，具有伺服阀的各种特性：零遮盖、高精度、高频响，但其对油液的清洁度要求比伺服阀低，具有更高的工作可靠性。 电液伺服控制系统多数具有良好的控制性能，并具有一定的鲁棒性，有广泛的应用。电液伺服系统的动态特性是衡量一套电液伺服系统设计及调试水平的重要指标。电液伺服系统由电信号处理装置和若干液压元件组成，元件的动态性能相互影响，相互制约及系统本身所包含的非线性，致使其动态性能复杂，因此，电液伺服控制系统的仿真受到越来越多的重视。 电液技术的不断发展和人们对电液系统性能要求的不断提高，了解电液伺服系统过程中的动态性能和内部各参变量随时间的变化规律，已成为电液伺服系统设计和研究人员的首要任务在系统工作过程中，主要液压元件的动态响应、系统各部分的压力变化，执行元件的位移和速度等，都是人们非常关心的。 本文以电液伺服比例阀控液压缸为例，针对Matlab/Simulink 在电液伺服控制系统仿真分析中的局限性，采用AMESim 和Matlab/Simulink 联合仿真模型，取得了良好的效果。 1 系统组成及原理 电液伺服控制系统根据被控物理量（即输出量）分为电液位置伺服系统，电液速度伺服系统，电液力伺服系统三类。本文主要介绍电液位置伺服系统的仿真研究。其中四通阀伺服比例阀控液压缸的原理如图所示。
图1 阀控缸－负载原理图系统组成图 电液位置伺服控制系统是最为常见的液压控制系统，实际的伺服系统无论多么复杂，都是由一些基本元件组成的。控制系统结构框图见图2所示。 图2 电液伺服控制系统的结构框图
窑炉使用说明书
窑炉使用说明书封面
目录 第一章、窑炉本体、隧道窑工作系统及配套运转设备系统 一、窑体构造 二、隧道窑工作系统 三、配套运转设备系统 第二章、隧道窑工作原理 一、隧道窑内部气体流动 二、隧道窑内的传热 第三章、烘窑与点窑 一、准备工作 二、程序和步骤 三、点火烧窑 四、注意事项 第四章、窑炉温度调节及操作控制 一、温度曲线（焙烧曲线） 二、隧道窑的特征 三、干燥窑和隧道窑各段温度调节 四、干燥的影响 五、正常操作及思路 1、发热量 2、进车速度 3、码坯方式
4、风机调整 六、几种特殊情况下的操作 1、停电 2、焙烧段温度偏低、偏高的纠正 3、焙烧段前移、后移的纠正 4、焙烧段过长、过短的纠正 5、车底温度高的纠正 6、非正常情况处理 第五章、停窑步骤 第六章、整体操作注意事项 第七章、应建立的几种概念 一、整体性、宏观性 二、预见性、滞后性 三、统一性 第八章、设备维护保养 第九章、焙烧后成品常见问题和防治 一、裂纹 二、石灰爆裂 三、黑心砖 四、泛霜 五、砖面烧焦起泡 六、欠火砖
七、哑音砖 第十章、窑炉操作规程 一、准备工作 二、进车 三、点火前检查 四、操作注意事项
第一章、窑炉本体、隧道窑工作系统及配套运转设备系统 一、窑体构造 1、生产设备：我公司使用窑炉为连续式窑车隧道窑和干燥窑。干燥窑顾名思义，起到干燥砖坯作用，干燥窑内热量主要靠隧道窑抽取冷却段的余热和部分预热段的烟气提供。隧道窑靠砖坯自身释放的热量来烧制。 2、窑体长度：干燥窑长80米，隧道窑长80.6米，其中0.6米为5道窑门所占长度。 3、窑体容量：窑车长度2米，可容纳40辆窑车。 4、干燥窑结构：普通红砖支撑墙结构。温度不可超过200℃。 5、隧道窑构造 顶部：采用耐高温平吊顶结构。 墙体：高温带：由内到外依次为粘土耐火砖，硅藻土保温砖，硅酸铝纤维干法毡和红墙外墙。低温带：由内到外依次为粘土耐火砖，加气堇青石砖和红砖外墙。 基础：采用毛石砌筑垫层，上层贯通钢筋混凝土条形基础结构。 二、焙烧窑工作系统 隧道窑按结构划分为三段：预热段、焙烧段（也可称烧成段）、冷却段。 1、预热段
模具设计指南-模温控制
第十章模温控制 模具温度对胶件的成型质量、成型效率有着较大的影响。在温度较高的模具里，熔融胶料的流动性较好，有利于胶料充填型腔，获取高质量的胶件外观表面，但会使胶料固化时间变长，顶出时易变形，对结晶性胶料而言，更有利于结晶过程进行，避免存放及使用中胶件尺寸发生变化；在温度较低的模具里，熔融胶料难于充满型腔，导致内应力增加，表面无光泽，产生银纹、熔接痕等缺陷。 不同的胶料具有不同的加工工艺性，并且各种胶件的表面要求和结构不同，为了在最有效的时间内生产出符合质量要求的胶件，这就要求模具保持一定的温度，模温越稳定，生产出的胶件在尺寸形状、胶件外观质量等方面的要求就越一致。因此，除了模具制造方面的因素外，模温是控制胶件质量高低的重要因素，模具设计时应充分考虑模具温度的控制方法。 10.1模具温度控制的原则和方式 10.1.1模具温度控制的原则 为了保证在最有效的时间内生产出高外观质量要求、尺寸稳定、变形小的胶件，设计时应清楚了解模具温度控制的基本原则。 (1)不同胶料要求不同的模具温度。参见10.1.3节 (2)不同表面质量、不同结构的模具要求不同的模具温度，这就要求在设计温控系统时具有针对性。 (3)前模的温度高于后模的温度，一般情况下温度差为20~30o左右。 (4)有火花纹要求的前模温度比一般光面要求的前模温度高。当前模须通热水或热油时，一般温度差为40o左右。 (5)当实际的模具温度不能达到要求模温时，应对模具进行升温。因此模具设计时，应充分考虑胶料带入模具的热量能否满足模温要求。 (6)由胶料带入模具的热量除通过热辐射、热传导的方式消耗外，绝大部分的热量需由循环的传热介质带出模外。铍铜等易传热件中的热量也不例外。 (7)模温应均衡，不能有局部过热、过冷。 10.1.2模具温度的控制方式
管式加热炉温度控制系统设计胜
目录 前言 (1) 第一章管式加热炉温度控制系统设计的目的意义 (2) 1.1管式加热炉简介 (2) 1.2目的及意义 (2) 第二章管式加热炉温度控制系统工艺流程及控制要求 (3) 第三章总体设计方案 (4) 3.1方案比较 (4) 3.2方案选择 (5) 第四章串级控制系统分析 (6) 4.1主回路设计 (6) 4.2副回路选择 (6) 4.3主、副调节器规律选择 (6) 4.4主、副调节器正反作用方式确定 (7) 4.5控制器参数工程整定 (7) 第五章各仪表的选取及元器件清单 (7) 5.1温度变送器 (7) 5.2温度检测元件 (8) 5.3调节阀 (10) 5.4联锁保护 (10) 第六章M A T L A B仿真实验 (11) 6.1副回路的整定 (11) 6.2主回路的整定 (12) 6.3整体参数整定 (12) 第七章问题及解决办法....................................1 5 第八章心得体会 (15) 【参考文献】
前言——国内外控制系统发展情况 1. 国外控制系统的发展情况 自 70 年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，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成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。它们主要具有如下的特点： 1、适应于大惯性、大滞后等复杂控制系统的控制。 2、能够适应于受控系统数学模型难以建立的控制系统的控制。 3、能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的控制系统的控制。 4、这些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，运用先进的算法，适应的范围广泛。 5、控制系统具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。目前，国外控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。 2. 国内控制系统的发展概况 随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高产、低消耗，以及安全生产、保护环境等要求，做为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。 在现代工业控制中, 过程控制技术是一历史较为久远的分支。在本世纪30 年代就已有应用。过程控制技术发展至今天, 在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是：分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。几十年来，工业过程控制取得了惊人的发展，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。 目前，过程控制正朝高级阶段发展，不论是从过程控制的历史和现状看，还是从过程控制发展的必要性、可能性来看，过程控制是朝综合化、智能化方向发展，即计算机集成制造系统(CIMS)：以智能控制理论为基础，以计算机及网络为主要手段，对企业的经营、计划、调度、管理和控制全面综合，实现从原料进库到产品出厂的自动化、整个生产系统信息管理
玻璃炉窑温度控制系统课程设计
东北大学秦皇岛分校自动化工程系 《》课程设计设计题目： 学生： 专业： 班级学号： 指导教师： 设计时间：
目录一．任务书 1.1设计实验条件 1.2设计任务 二．前言 三．主体设计部分 3.1 PLC控制部分 3.2 单片机控温部分 3.3. 可控硅测温部分 四．结束语 五．参考文献
一．任务书 1.1设计实验条件 过程控制系统实验室 1.2设计任务 1、设计玻璃炉窑温度控制控制工艺，画出控制工艺流程图。 2、写出温度控制、进给控制的工作过程，绘出系统框图。 3、用PLC控制进给过程，设计出PLC进给控制接线图，列出输入输出端子表。 4、编制PLC进给控制梯形图，写出语句表。（机种不限）。 采用单片机对炉温进行检测控制。 （1）系统的硬件电路设计。 要求根据控制精度要求合理选择热电偶温度变送器。 单片机采用89S51，晶振频率在6MHZ以上。 数据存储器采用并行存储器。 键盘显示器电路设计采用7219方案，矩阵式键盘，共阴极数码管。 A/D转换采用ADC0809。可控硅温度控制电路（加8253）设计。 （2）绘制温度控制系统流程图。（包括A/D转换；键盘显示；炉温控制；数据储存等） 附加：1、采用智能调节器、热电偶温度变送器、可控硅温度控制模块等组成温度控制系统设计控制系统控制框图及接线图。说明各种仪表结构及工作原理。 2、温度控制采用PC及A/D、I/O、D/A接口卡，设计硬件线路及温度控制系统流程框图。做出附加内容有加分。 二．前言 （钢化玻璃温度控制的意义） 三．主体设计部分 3.1 PLC控制部分 3.1.1 三菱FXPLC：是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置，除输入出16～25点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。 特点： --系统配置即固定又灵活；
工业炉温自动控制系统
1 设计题目 要求： 1．查阅相关资料，分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 2．分析系统每个环节的输入输出关系，代入相关参数求取系统传递函数。 3．分析系统时域性能和频域性能。 4．运用根轨迹法或频率法校正系统，使之满足给定性能指标要求。（已知条件和性能要求待定）
摘要 炉温控制系统---是指根据炉温对给定温度的偏差，自动接通或断开供给炉子的热源能量，或连续改变热源能量的大小，使炉温稳定有给定温度范围，以满足热处理工艺的需要。炉温自动控制用热电偶测量温度，与给定温度进行比较，将偏差信号放大后作为驱动信号，通过电机、减速器调节加热器上的电压来实现准确的温度控制。本文经过正确分析系统工作过程，建立系统数学模型，画出系统结构图后，设计与校正前系统性能分析和可采取的解决方案、方法及分析。运用matlab软件进行复杂的系统时域验证和计算机仿真，通过具体设计校正步骤、思路、计算分析过程和结果，对于炉温控制系统的研究与改进具有现实意义。 关键字炉温控制系统系统校正 matlab软件
1 工业炉温自动控制系统的工作原理 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触 点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。 f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0e r f u u u =-=，故1a u u =，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见下图：
锅炉温度控制系统的设计
齐鲁理工学院 课程设计说明书 题目基于ＰＩＤ的锅炉温度控制系统的设计 课程名称过程控制系统与仪表 二级学院机电工程学院 专业自动化 班级２014级自动化二班 学生姓名金高翔 学号２014１0532019 指导教师黄丽丽 设计起止时间：２01６年12月5日至2０1６年12月18日
? 目录 摘要 .................................................... 错误!未定义书签。 1 绪论?错误!未定义书签。 1．1 课程设计的背景: ................................. 错误!未定义书签。 １．2 课程设计的任务：?错误!未定义书签。 1.3 课程设计的基本要求：?错误!未定义书签。 2 PLC和组态软件介绍?错误!未定义书签。 2．1 可编程控制器?错误!未定义书签。 2.1．1 可编程控制器的工作原理 .................. 错误!未定义书签。 2.2 组态软件?错误!未定义书签。 2．2．1 组态的定义 .............................. 错误!未定义书签。 2.2.２组态王软件的特点?错误!未定义书签。 ２．2.3组态王软件仿真的基本方法.................. 错误!未定义书签。 3 ＰＩD控制及参数整定?错误!未定义书签。 3．1．PIＤ控制器的组成?错误!未定义书签。 3.2.采样周期的分析................................... 错误!未定义书签。 4 被控对象的建模?错误!未定义书签。 5 PLC控制系统的软件设计................................. 错误!未定义书签。 ５.1.程序编写........................................ 错误!未定义书签。 ５.2用指令向导编写PＩＤ控制程序?错误!未定义书签。 6 组态的设计 ............................................ 错误!未定义书签。 7 系统测试?错误!未定义书签。 7.1 启动组态王...................................... 错误!未定义书签。 7.２实时曲线界面?错误!未定义书签。 7.3历史曲线界面 ..................................... 错误!未定义书签。８结论 ................................................. 错误!未定义书签。参考文献: ............................................... 错误!未定义书签。致谢: ................................................... 错误!未定义书签。
重要工业控制系统基本情况
重要工业控制系统基本情况 调查表 填表单位：（盖章）填表时间：年月日
填表说明 一、调查范围 本调查表中的重要工业控制系统是指在核设施、钢铁、有色、化工、石油石化、电力、天然气、先进制造、水利枢纽、环境保护、铁路、城市轨道交通、民航、城市供水供气供热以及其他与国计民生紧 密相关的领域中，一旦出现安全事故可能导致以下后果之一的工业控 制系统： （1）10人以上死亡或50人以上重伤； （2）5000万元以上直接经济损失； （3）影响100万人正常生活； （4）对国家安全、社会秩序、经济建设和公共利益产生重大影响。 二、保密要求 根据填写内容的敏感程度确定调查表密级，并在调查表上明确标识。 三、填写要求 工业控制系统在各行业的应用场景不同而类型不同，填表单位应选择本单位所运营的工业控制系统类型填写，无某系统类型无需填写。
一、运营单位基本情况 单位信息单位全称法人代表 通讯地址省市（县/区） 单位网址邮政编码 所属行业1销售收入 经济类型 □国有事业单位2 □国有及国有控股企业3（□中央□地方） □股份制企业□外商及港澳台投资企业4 □集体企业□民营企业 □其他： 联系人姓名职务所属部门工作电话电子邮件传真 系统小计 系统类型系统数量 数据采集与监控(SCADA)系统套分布式控制系统(DCS)套可编程控制器(PLC)套其他系统套 1按照《国民经济行业分类》（GB/T4754-2011）规定填写。 2按照《事业单位登记管理暂行条例》登记的，为社会公益目的、由国家机关举办或者其他组织利用国有资产举办的，从事教育、科技、文化、卫生等活动的社会服务组织。 3按照《中华人民共和国企业法人登记管理条例》登记注册的三类经济组织：(1)全部资产归国家所有的(非公司制)国有企业；(2)全部资产归国家所有的国有独资有限责任公司；(3)由国有资本占控制地位的有限责任公司和股份有限公司，此处称国有控股公司。 4包括港、澳、台资本和其他地区外资资本投资设立的独资或控股的独资公司、有限责任公司和股份有限公司。
隔焰隧道窑温度-温度串级控制系统复习课程
隔焰隧道窑温度-温度串级控制系统
隧道窑是对陶瓷制品进行预热、烧成、冷却的装置。制品在窑道的烧成带内按工艺规定的温度进行烧结，烧结温度一般为1300°C，偏差不得超过5°C。本文设计的隔焰式隧道窑烧成带系统是以窑道烧成带的温度作为被控变量，燃料的流量作为操纵变量的温度—温度串级控制系统。在设计中具体分析了系统各组成部分的选型与正反作用方式的确定及其系统的工作过程。本系统的硬件设计核心为单片机的和温度的检测变送两部分，同时给出了整体的软件设计流程。在本文的最后详细的叙述了参数整定的几种方法，各有优点。 关键字：串级控制温度控制单片机参数整定控制器
1 隔焰式隧道窑系统的分析及设计要求 (1) 1.1 隔焰式隧道窑系统概述 (1) 1.2 隔焰式隧道窑系统设计要求 (1) 2 隔焰式隧道窑串级控制系统设计 (2) 2.1 隔焰式隧道窑控制系统方案设计 (2) 2.2 系统控制量和被控量的选择 (4) 2.3 系统主副控制器的选择 (4) 2.4 系统各部分正反作用方式的确定 (4) 2.5 隔焰式隧道窑系统的调节过程 (5) 3 系统硬件电路设计 (8) 3.1 硬件设计总体思路 (8) 3.2 单片机系统的设计 (8) 3.3 传感器和变送器的选择 (9) 3.4 外围电路结构 (10) 4 系统软件设计 (12) 4.1软件设计流程图 (12) 5 控制器控制规律的实现以及参数整定 (14) 5.1控制规律的实现 (14) 5.2 控制规律参数的整定 (14) 6 心得体会 (16) 参考文献 (17)
隔焰式隧道窑温度－温度串级控制系统1 隔焰式隧道窑系统的分析及设计要求 1.1 隔焰式隧道窑系统概述 隧道窑是对陶瓷制品进行预热、烧成、冷却的装置。制品在窑道的烧成带内按工艺规定的温度进行烧结，烧结温度一般为1300°C，偏差不得超过5°C。所以烧成带的烧结温度是影响产品质量的重要控制指标之一，因此将窑道烧成带的温度作为被控变量，将燃料的流量作为操纵变量。如果火焰直接在窑道烧成带燃烧，燃烧气体中的有害物质将会影响产品的光泽和颜色，所以就出现了隔焰式式隧道窑。火焰在燃烧室中燃烧，热量经过隔焰式板辐射加热烧成带。 1.2 隔焰式隧道窑系统设计要求 1）分析被控对象特性，设计一种串级控制系统，绘制系统的结构示意图和原理方框图，说明其工作原理和工艺流程。 2）系统调节过程，控制量和被控量的选择 3）系统各组成部分的选型与正反作用方式的确定。 4）系统硬件电路与软件设计 5）控制器控制规律的实现以及参数整定
电阻炉的温度控制系统设计课程设计报告
. . . . 电阻炉的温度控制系统设计 摘要 电阻炉在冶金工业中的运用相当广泛,其温度参数在生产过程中的自动控制系统也随着微机单片机可控硅技术在工业控制领域的推广、应用,正朝着高精度、高稳定性、高智能化的方向发展。电阻加热炉是典型的工业过程控制对象。其温度控制具有升温单向性、大惯性、大滞后、时变性等特点，且其升温、保温是依靠电阻丝加热，降温则是依靠环境自然冷却。 温度是工业对象中主要的被控参数之一。尤其是在冶金、化工、机械各类工业中，广泛使用各种加热炉、热处理炉、反应炉等。由于炉子的种类不同，所采用的加热方法及燃料也不相同，如煤气、天然气等。但就控制系统本身的动态特性而言，均属于一阶纯滞后环节，在控制算法上基本相同，可采用PID控制或其他纯滞后补偿算法。但对于电阻加热炉来说，当其温度一旦超调就无法用控制手段使其降温，因而很难用数学方法建立精确模型和确定参数。而传统PID控制是一种建立在经典控制理论基础上的控制策略，其设计依赖于被控对象的数学模型，因此对于加热炉这类控制对象采用传统PID的控制方案很难达到理想的控制效果。 为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度，节约能源，对加热用的各种电炉要求在一定条件下保持恒温，不能随电源电压波动或炉内物体而变化，或者有的电炉的炉温根据工艺要求按照某个指定的升温或保温规律而变化，等等。 因此，在工农业生产或科学实验中常常对温度不仅要不断地测量，而且要进行控制。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，选择合适芯片及控制算法是非常有必要的本设计要用单片机设计一个电阻炉温度控制系统。 关键词：恒温；热处理；控温系统