太原理工煤气罩式退火炉温度控制系统.doc

微机控制课程设计题目:煤气罩式退火炉温度控制系统学  院:信息工程学院专  业:自动化班  级:自动化0502班姓  名:王猛学  号:05001160目    录摘要————————————————————————2一、工艺要求—————————————————————2二、系统分析及硬件设计————————————————31系统分析————————————————————3(1)分析系统——————————————————3(2)系统框图——————————————————5(3)计算过程——————————————————52硬件选择————————————————————5(1)CPU选型——————————————————5(2)热电偶———————————————————5(3)接口芯片——————————————————7(4)A/D转换器—————————————————6(5)LED显示——————————————————7(6)键盘————————————————————8(7)光电隔离——————————————————9(8)执行器———————————————————9三、程序设计—————————————————————10(1)主程序—————————————————————10(2)采样子程序———————————————————14(3)滤波子程序———————————————————14(4)显示子程序———————————————————16(5)标度转换子程序—————————————————16(6)键盘子程序———————————————————17(7)数字控制器子程序————————————————19四、总电路图—————————————————————24五、课程设计总结———————————————————24六、参考文献—————————————————————25摘 要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。其炉体结构如下图所示,它有内罩与外罩,在内罩内放入退火钢卷,并投入保护性气体防止氧化。燃烧在内罩与外罩之间进行。12个喷嘴分为上下两层,煤层六个环a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,其空然比不变。炉温控制系统测点为保护性气体温度T1,目前工艺定为控制温度。煤气和空气阀均为堞阀,由一台电动执行器通过连杆共同带动。整个系统可以认为是以保护气体温度为输出,以电动执行器带动的蝶阀开度(对应于煤气输入量)为输入的一个单输出单输入的温度控制系统。系统模型一、工艺要求工业模型图退火温度工艺要求温度在升温、保温过程中按一定的工艺曲线升温和保温,在此过程中,实际温度与给定工艺温度曲线的偏差不许超20℃,而降温过程为自由降温,温控系统不作起用。在y1(400℃)温度内,保护气体温度在供气阀门开到最大情况下,以自由升温的速率在最短时间内升到y1(400℃),从y1(400℃)开始到y2(700℃)的保温点,温度按45--75℃/h的速率上升,此段为升温段。到y2点,则开始进入保温段,以y2为恒值温度进行保温。钢卷保温(t3--t2)后停火,进入降温段,在此段中温控系统停用。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、(1)分析系统煤气罩式退火炉温度控制系统的测点为保护性气体温度T1,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。整个系统可以认为是保护气体温度为输出,以电动执行器带动的蝶阀开度为输入的一个单输出单输入的温度控制系统。大林算法的设计目标是设计一个合适的数字控制器,使整个闭环系统的传递函数相当于一个带有纯滞后的一阶惯性环节,即通常认为对象与一个零阶保持器相串联, 相对应的整个闭环系统的脉冲传递函数是:(2)系统框图:(3)计算过程传递函数:闭环传递函数:计算U(K):根据上式,求得U(z),进而离散化得到下式:U(K)=*E(K)+*E(K-1)+*U(K-1)+U(K-3) (1)CPU选型在本次设计中,我们采用了MCS-51单片机,MCS-51是在一块芯片中集成了CPU,RAM,ROM,定时器/计时器和多功能I/O口等一台计算机所需要的基本功能部件。(2)热电偶根据采样温度值的变化范围,传感器选择热电偶。因为它测温范围广,可以在1℃至2800℃的范围内使用,精度高,性能稳定,结构简单,动态性好。在系统中选用N型镍铬硅—镍硅热电偶传感器,其使用温度为-200℃~1300℃,它具有线性度好,热电式大,灵敏度高