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计算机控制课程设计电阻
炉温度控制系统

JennywascompiledinJanuary2021
计算机控制课程设计

报告

设计题目：电阻炉温度控制系统设计
年级专业：09级测控技术与仪器
姓名：武帆
学号：P60914001

任课教师：谢芳

电阻炉温度控制系统设计

0.前言

随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本

性的变化，特别是微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，利用单片机来改

造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点。温度

是工业生产中主要的被控参数之一，与之相关的各种温度控制系统广泛应用于冶金、化

工、机械、食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程

对其温度的控制效果直接影响着产品的质量。因而设计一种较为理想的温度控制系统是非

常有价值的。本设计就是利用单片机来控制高温加热炉的温度，传统的以普通双向晶闸管

（SCR）控制的高温电加热炉采用移相触发电路改变晶闸管导通角的大小来调节输出功

率，达到自动控制电加热炉温度的目的。这种移相方式输出一种非正弦波，实践表明这种

控制方式产生相当大的中频干扰，并通过电网传输，给电力系统造成“公害”。采用固态

继电器控温电路，通过单片机控制固态继电器，其波形为完整的正弦波，是一种稳定、可
靠、较先进的控制方法。为了降低成本和保证较高的控温精度，采用普通的ADC0809芯片

和具有零点迁移、冷端补偿功能的温度变送器桥路，使实际测温范围缩小。

温度控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统

控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。采用单片机进行温度控制，具有电路设计简

单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等方面具有重要的现实

意义随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突

出，所以其应用也十分广泛。单片机已经无处不在、与我们生活息息相关，并且渗透到生

活的方方面面。

1.课程设计任务

项目设计：电阻炉温度控制系统设计

以在工业领域中应用较为广泛的电阻炉为被控对象，采用MCS—52单片机实现电阻炉

温度计算机控制系统的设计，介绍电阻炉温度计算机控制系统的组成，并完成系统总体控

制方案和达林算法控制器的设计，给出系统硬件原理框图和软件设计流程图等。

1.1电阻炉组成及其加热方式

电阻炉是工业炉的一种，是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或者熔

化元件或物料的热加工设备。电阻炉由炉体、电气控制系统和辅助系统组成，炉体由炉

壳、加热器、炉衬（包括隔热屏）等部件组成。由于炉子的种类不同，因而所使用的燃料

和加热方法也不同;由于工艺不同，所要求的温度高低不同，因而所采用的测温元件和测

温方法也不同;产品工艺不同，对控温精度要求不同，因而控制系统的组成也不相同。电

气控制系统包括主机与外围电路、仪表显示等。辅助系统通常指传动系统、真空系统、冷

却系统等，因炉种的不同而各异。电阻炉的类型根据其热量产生的方式不同，可分为间接

加热式和直接加热式两大类。间接加热式电阻炉，就是在炉子内部有专用的电阻材料制作

的加热元件，电流通过加热元件时产生热量，再通过热的传导、对流、辐射而使放置在炉

中的炉料被加热。直接加热式电阻炉，是将电源直接接在所需加热的材料上，让强大的电
流直接流过所需加热的材料，使材料本身发热从而达到加热的效果。工业电阻炉，大部分

采用间接加热式，只有一小部分采用直接加热式。由于电阻炉具有热效率高、热量损失

小、加热方式简单、温度场分布均匀、环保等优点，应用十分广泛。

1.2控制要求

本系统中所选用的加热炉为间接加热式电阻炉，控制要求为:

（1）采用一台主机控制8个同样规格的电阻炉温度;

（2）电炉额定功率为20kW;

（3）恒温正常工作温度为1000℃，控温精度为±1%;

（4）电阻炉温度按预定的规律变化，超调量应尽可能小，且具有良好的稳定性;

（5）具有温度、曲线自动显示和打印功能，显示精度为±1℃;

（6）具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。

二、系统总体设计

根据题目要求,电热锅炉温度控制系统由核心处理模块、温度采集模块、键盘显示模

块、及控制执行模块等组成。采用比较流行的AT89S52作为电路的控制核心,使用8位的

模数转换器AD0808进行数据转换,控制电路部分采用PWM通过AC-SSR实现锅炉温度的连

续控制,此方案电路简单并且可以满足题目中的各项要求的精度。系统总体框图如下。

2.1核心处理模块——单片机

该部分的功能不仅包括向温度传感器写入各种控制命令