電爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要
熱處理是提高金屬材料及其制品質(zhì)量的重要技術(shù)手段。近年來(lái)隨工業(yè)的發(fā)展，
對(duì)金屬材料的性能提出了更多更高的要求，因而熱處理技術(shù)也向著優(yōu)質(zhì)、高效、
節(jié)能、無(wú)公害方向發(fā)展。電阻爐是熱處理生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的加熱設(shè)備，加熱時(shí)
恒溫過(guò)程的測(cè)量與控制成為了關(guān)鍵技術(shù)，促使人們更加積極地研制熱加工工業(yè)過(guò)
程的溫度控制器。
此設(shè)計(jì)針對(duì)處理電阻爐爐溫控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了溫度檢測(cè)和恒溫控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基本控制、數(shù)據(jù)采樣、實(shí)時(shí)顯示溫度控制器運(yùn)行狀態(tài)。控制器采用 51 單片機(jī)作為處理器，該溫度控制器具有自動(dòng)檢測(cè)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集處理及控制結(jié)果顯示等功能，控制的穩(wěn)定性和精度上均能達(dá)到要求。滿足了本次設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞：電阻爐，溫度測(cè)量與控制，單片機(jī)
一、緒論
1.1選題背景
在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、流速、流量、壓力和開(kāi)關(guān)量都
是常用的主要被控參數(shù)。例如：在機(jī)械制造、電力工程、化工生產(chǎn)、造紙行業(yè)、
冶金工業(yè)和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類(lèi)加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)
爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。其中溫度控制在生產(chǎn)過(guò)程中占有相當(dāng)大的比
例，即使日常生活中的電熱水器、空調(diào)、微波爐、電烤箱等家用電器也同樣需要
溫度監(jiān)控。可見(jiàn)溫度控制電路廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各領(lǐng)域，所以對(duì)溫度進(jìn)行控
制是非常有必要和有意義的。準(zhǔn)確地測(cè)量和有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗
和安全生產(chǎn)的重要條件。
1.2電阻爐國(guó)內(nèi)發(fā)展動(dòng)態(tài)
電阻爐是熱處理生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的加熱設(shè)備，它在機(jī)械、冶金等行業(yè)的生
產(chǎn)中占有十分重要的地位，溫度控制質(zhì)量的好壞將直接影響著熱處理產(chǎn)品的產(chǎn)
量和質(zhì)量，對(duì)于提高生產(chǎn)率和節(jié)約能源也有舉足輕重的意義。
我國(guó)對(duì)電阻爐的控制進(jìn)行了廣泛的研究始于上世紀(jì) 80 年代，隨著微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，電阻爐計(jì)算機(jī)控制逐步進(jìn)入實(shí)用化階段。目前，國(guó)內(nèi)電阻爐控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀如下：
(1) 采用先進(jìn)的控制設(shè)備
隨著單片機(jī)、可編程控制器與工業(yè)控制機(jī)等先進(jìn)控制系統(tǒng)的發(fā)展，逐步取代了以前大規(guī)模的繼電器、模擬式控制儀表。單片機(jī)也因其極高的性價(jià)比而受到人
們的重視和關(guān)注，獲得廣泛地應(yīng)用和迅速地發(fā)展。
單片機(jī)具有體積小、重量輕、控制功能強(qiáng)、價(jià)格低與開(kāi)發(fā)方便等優(yōu)點(diǎn)。單片
機(jī)應(yīng)用的意義不僅在于它的廣闊范圍及所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的意義在于，
單片機(jī)的應(yīng)用從根本上改變了控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。以前采用硬
件電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在可以用單片機(jī)通過(guò)軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。以前
自動(dòng)控制中的 PID 調(diào)節(jié)，現(xiàn)在可以用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)具有智能化的數(shù)字計(jì)算控制、模糊控制和自適應(yīng)控制。這種以軟件取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技術(shù)稱為微控技術(shù)。
(2)采用新的控制方法
對(duì)傳統(tǒng)的負(fù)反饋、單一 PID 控制系統(tǒng)做了多種補(bǔ)充，從而使控制性能更佳。同時(shí)，越來(lái)越多的控制系統(tǒng)采用新的控制方法如：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、才遺傳算法控制、最優(yōu)控制、自整定 PID 參數(shù)控制器、自適應(yīng)控制和自校正控制器等。
