电阻加热炉设计.doc

毕业设计说明书 目　　录 摘要 4 ABSTRACT 5 第一章 绪论 6 1.1选题的背景和意义 6 1.2加热炉控制研究现状 7 1.3本设计的主要工作及技术路线 8 1.3.1主要工作 8 1.3.2本论文的技术路线 9 1.4电加热炉简介 9 1.5电加热炉优点 9 1.6设计要求 10 第二章 控制方案确定 11 2.1控制对象的数学模型及仿真 15 2.2 电加热炉控制系统分析 15 2.3控制系统的控制过程 17 2.3.1 温度--流量串级控制系统 17 2.3.2 液位-流量串级控制系统 17 2.4 控制系统主要特色 18 第三章 PLC 控制系统硬件设计及仪表选型 20 3.1系统特性分析 20 3.2 PROFIBUS 现场总线介绍 20 3.3电加热炉PLC系统结构 21 3.4 PLC控制系统设计 22 3.4.1 恒温控制系统 22 3.4.2 恒压控制系统 23 第四章 控制系统的软件设计 26 4.1 下位机软件设计 26 4.1.1Step-7简介 26 4.1.2下位机软件设计流程图 28 4.2上位机软件设计 28 4.2.1Win CC 简介 29 4.2.2监控系统的设计 30 第五章 仪器仪表的选型 32 5.1现场仪表的选型 32 5.1.1控制阀的选型 32 5.1.2节流装置的计算 33 5.1.3电气阀门的定位器 34 5.1.4 压力变送器的选型 35 5.1.5 压力表的选型 36 5.1.6 流量计的选择 36 5.1.7 温度变送器的选型 37 5.1.8浮子液位计的选型 38 5.2控制室仪表选型 39 5.2.1 PLC的选型 39 5.2.2控制柜的选型 40 5.2.3安全栅的选型 40 5.2.4供电箱的选型 41 5.2.5智能调节器的选型 41 5.3其他仪器的选型 42 5.3.1水箱的选型 42 5.3.2水泵的选型 42 5.3.3储水箱的选型 43 5.3.4接线箱的选型 43 5.3.5三相调压模块的选型 43 第六章 温度控制系统硬件设计 45 6.1 系统主控模块 46 6.2 控制输出驱动电力 47 第七章 温度控制系统软件设计 48 7.1 主程序及其功能 48 7.2 模糊自整定PID算法程序 49 第八章 结语 51 8.1 主要技术特征 51 8.2 电阻加热炉基本结构及型式 52 8.3 用途 53 8.4 设计总结 54 8.5 课程展望 54 参考文献（References） 55 致谢 56 摘 要 电加热炉是典型工业过程控制对象，其温度控制具有升温单向性，大惯性，纯滞后，时变性等特点，很难用数学方法建立精确的模型和确定参数。而PID控制其成熟，容易实现，并具有可消除稳态误差的优点，在大多数情况下可以满足系统性能要求，但其性能取决于参数的整定情况。且快速性和超调量之间存在矛盾，使其不一定满足快速升温、超调小的技术要求。模糊控制在快速性和保持较小的超调量方面有着自身的优势，但其理论并不完善，算法复杂，控制过程会存在稳态误差。 将模糊控制算法引入传统的加热炉控制系统构成智能模糊控制系统，利用模糊控制规则自适应在线修改PID参数，构成模糊自整定：PID控制系统，借此提高其控制效果。 基于PID控制算法，以ADUC845单片机为主体，构成一个能处理较复杂数据和控制功能的智能控制器，使其既可作为独立的单片机控制系统，又可与微机配合构成两级控制系统。该控制器控制精度高，具有较高的灵活性和可靠性。Control System Design of Boiler ABSTRACT Temperature is a very popular parameter of pyrology in flow industry，so temperature control is an emphases of process control.Considering some special condition such as heating mechanism and the special structure of heater there are often some features such as long time lag，nonlinearity and difficulties of modeling of targets of process.Its difficult to control very well by traditional PID algorithm，the Digital PID control algorithm can get better contro