【2017年整理】煤气退火炉控制系统设计.doc

目 录 1. 设计内容...................................................................................................................................1 2．总体方案设计 3 2.1.系统设计方案的提出 3 2.2.方案比较及确定 4 3. 控制系统的设计.........................................................................................................................6 4．系统硬件设计 7 4.1.系统硬件电路设计 7 4.2单元模块设计 7 4.2.1.电源模块 7 4.2.2. 控制模块 8 4.2.3.执行模块 9 4.2.4.温度采集模块 9 4.2.5.显示模块 11 4.3.元器件清单 12 5.系统软件设计 13 5.1.软件流程图 13 7.总结 15 8.参考文献 18 9.程序...............................................................................................................................................19 1.设计内容 煤气罩式退火炉主要用于对冷轧钢板进行热处理，采用高炉煤气作为燃料。炉体内罩和外罩，在内罩内放入退火钢卷，并投入保护性气体防止氧化。燃烧在内罩和外罩之间进行。12个喷嘴分为上下两层，每层6个环绕排列。煤气和空气的喷燃比由连接两个阀门的连杆所固定，这样在燃烧时，其空燃比不变。煤气和空气阀均为蝶阀，由一台电动执行器通过连杆共同带动。系统保护气体温度，以电动执行器带动的蝶阀开度（对应于煤气输入量）为输出的一个单输入单输出的温度控制系统。温度在升温、保温过程中按一定的工艺曲线升温和保温，在400温度内，保护气体温度在供气阀门开到最大情况下，以自由升温的速率再最短的时间内升到400。从开始到700的保温点，温度按45~75/h的速率上升，此段为升温段。到达点，则开始进入保温段，以为恒值温度进行保温。钢卷保温后停火，进入降温段，而降温过程为自由降温，在此段中温控系统停用。2．总体方案设计 2.1.系统设计方案的提出 本设计是基于51单片机的控制及显示电路设计，从系统的设计功能上看，系统可分为五大部分，即控制部分、传感器部分、数字显示部分、电源部分和执行部分，对于每一个部分都有不同的设计方案，起初我们组拟订了下面两种方案： 1．控制部分 (1)AT89C52单片机 （2）其他 2．传感器部分 (1) （J型热电偶）铁-铜镍热电偶 (2) （T型热电偶）铜-铜镍热电偶 3.数字显示部分 (1) 采用LED 数码管显示，利用多个数码管来显示数字。 (2)LCD液晶屏显示。 4．电源部分： (1)购买开关电源。 （2）自制电源。 5.执行部分 （1）用交流电机。 （2）用直流电机，采用集成芯片LM298与LM297组成驱动电路。 2.2.方案比较及确定 （1）本设计中我们采用AT89C52单片机作为主控芯片，AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，而且可编程性好。 （2）J型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,广为用户所采用。其温度范围为0~750℃，符合我们的要求。虽然T型热电偶也具有这些优点，但是其测量温区为-200~350℃，不能满足我们的要求。 （3）若用LED数码管显示，LED数码管亮度高、小巧轻便，但是电路复杂，显示信息量较小；LCD的优点是：工作电流较小、功耗很低，而且可以清晰显示大量信息，趣味性强。所以选用LCD液晶显示。 （4）购买的开关电源带负载的能力比较好，比较稳定，但是为了提升自己的动手能力，我们选择自己焊接所需的电路。 （5）若用交流电机，转动速度固定，一般为水平转动速度为4°/秒～6°/秒，垂直转动速度为3°/秒～6°/秒。其缺点是无法大电流驱动.降低了工作效率且不容易实现。若选用集成芯片LM298驱动直流步进电机，具有转速高、可变速的优点，十分适合需要快速捕捉目标的场合。其水平最高转速可达40～50°/秒，垂直可达10～24°/秒。这种电路通过芯片产生正反向电压.开关速度很快.稳定性极强.效率也非常高。基于上述考虑.我们拟选用方案二。 3. 控