8.4电阻炉温度控制系统 在日常生活中和工业生产中，有大量的需 要进行温度控制的场合，有大量的需要控制的 加热设备。其中，电阻炉就是热处理生产中应 用最广的加热设备，是电流通过电热元件产生 热量，借助辐射和对流的传递方式将热量传递 给工件，使工件加热到所要求的温度。 口 确定总体方案 系统硬件设计 控制算法设计 软件设计
8.4 电阻炉温度控制系统 在日常生活中和工业生产中，有大量的需 要进行温度控制的场合，有大量的需要控制的 加热设备。其中，电阻炉就是热处理生产中应 用最广的加热设备，是电流通过电热元件产生 热量，借助辐射和对流的传递方式将热量传递 给工件，使工件加热到所要求的温度。 ❑ 确定总体方案 ❑ 系统硬件设计 ❑ 控制算法设计 ❑ 软件设计
1.确定总体方案 在某煤气/焦碳生产企业中，为了把握工艺规律和控制参数，按 比例制作了一台模拟炼焦炉，其中的煤炭采用电阻丝进行加热。要求 控制电阻炉中A点的温度按预定的规律变化，同时监测B点的温度， 一旦B点温度超过允许值，就应该发出报警信息并停止加热。 根据设计任务的要求，采用8031单片机系统组成的数字控制器代 替常规模拟调节器。整个系统在规定的采样时刻经过A/D转换采集由 温度传感器反馈回来的温度反馈测量值，并和给定值进行比较，将经 过控制运算后的控制量输出给执行元件控制电阻丝的加热过程。此外， 系统还应实现人机接口功能。 温度检测 传感器 单片机系统 电阻丝 隔离、驱动 执行器 图8.10模拟炼焦炉温度控制系统总体框图
1.确定总体方案 在某煤气/焦碳生产企业中，为了把握工艺规律和控制参数，按 比例制作了一台模拟炼焦炉，其中的煤炭采用电阻丝进行加热。要求 控制电阻炉中A点的温度按预定的规律变化，同时监测B点的温度， 一旦B点温度超过允许值，就应该发出报警信息并停止加热。 根据设计任务的要求，采用8031单片机系统组成的数字控制器代 替常规模拟调节器。整个系统在规定的采样时刻经过A/D转换采集由 温度传感器反馈回来的温度反馈测量值，并和给定值进行比较，将经 过控制运算后的控制量输出给执行元件控制电阻丝的加热过程。此外， 系统还应实现人机接口功能。 图8.10 模拟炼焦炉温度控制系统总体框图
2,系统硬件设计 口人机接口电路 口温度测量电路 温度控制电路 口 单片机基本系统
2.系统硬件设计 ❑ 人机接口电路 ❑ 温度测量电路 ❑ 温度控制电路 ❑ 单片机基本系统
人机接口电路 本系统允许用户根据需要随时改变系统的 工作状态和控制参数，为此设置了4位LED显示 和相应的操作键盘，并由专用控制芯片8279实 现与CPU的接口。采用8279后，可以节省CPU用 于查询键盘输入和管理显示输出的时间，降低 了对CPU处理速度的要求，同时也减少了软件 工作量
人机接口电路 本系统允许用户根据需要随时改变系统的 工作状态和控制参数，为此设置了4位LED显示 和相应的操作键盘，并由专用控制芯片8279实 现与CPU的接口。采用8279后，可以节省CPU用 于查询键盘输入和管理显示输出的时间，降低 了对CPU处理速度的要求，同时也减少了软件 工作量
温度测量电路 热电偶用来检测炉温，将温度值转换为毫伏 级的电压信号。为便于信号远距离传送，采用温 度变送器，把热电偶输出信号转换为4~20A的电 流信号，在接收端再经V变换使之变成适于AD 转换的电压信号。 在系统中，采用多路复用方式对两路热电偶 信号、冷端补偿信号和标准电压信号进行AD转换。 系统运行过程中，定期对标准电压进行采样，以 修正AD转换器的灵敏度、保证侧控精度。为提高 系统抗干扰能力，在多路转换开关的控制电路A/D 转换电路的数字都分中还采用了光电隔离措施
温度测量电路 热电偶用来检测炉温，将温度值转换为毫伏 级的电压信号。为便于信号远距离传送，采用温 度变送器，把热电偶输出信号转换为4~20mA的电 流信号，在接收端再经I/V变换使之变成适于A/D 转换的电压信号。 在系统中，采用多路复用方式对两路热电偶 信号、冷端补偿信号和标准电压信号进行A/D转换。 系统运行过程中，定期对标准电压进行采样，以 修正A/D转换器的灵敏度、保证测控精度。为提高 系统抗干扰能力，在多路转换开关的控制电路A/D 转换电路的数字部分中还采用了光电隔离措施