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煤气退火炉控制系统设计.doc
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计算机控制技术课程设计课题:煤气退火炉控制系统系别:电气与控制工程学院专业:电气工程及其自动化姓名:武帅克学号:181413135指导教师:张磊河南城建学院2016年06月10日目录1设计任务与要求 31.1设计题目 31.2工艺要求 31.3要求实现系统基本功能 32.总体方案设计 32.1.系统设计方案的提出 32.2.方案比较及确定 42.3.控制系统方框图 52.4.算法设计问题 63.系统硬件设计 73.1.系统硬件电路设计 73.2单元模块设计 73.2.1.电源模块 73.2.2.控制模块 83.2.3.执行模块 93.2.4.温度采集模块 93.2.5.显示模块 113.3.元器件清单 124.系统软件设计 134.1.软件流程图 135.调试部分 145.1.调试中遇到的问题 145.2.调试过程 155.3.调试结果与分析 166.总结 177.参考文献 188.附录(软件代码) 181.设计任务与要求1.1设计题目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。炉体分内罩和外罩,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两个阀门的连杆共同带动。设计系统保护气体温度为输入及控制量,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。1.2工艺要求设计系统要求温度在升温、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的时间内升到400℃。从400℃开始到700℃的保温该点,温度按45~75℃/h速率上升,此段为升温段,到达700℃点,则开始进入保温段,以700℃为恒值温度进行保温。钢卷保温一定时间后停火,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。选择合适的控制算法进行控制。1.3要求实现系统基本功能采样功能:能够对温度进行采集。控制功能:能够使系统按照一定的工艺曲线进行升温和保温。显示功能:显示当前被控量的设定值、实际值,控制量的输出值。2.总体方案设计2.1.系统设计方案的提出本设计是基于AT89C52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CMOS8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。2.3.控制系统方框图图1控制系统方框图AT89C52单片机作为主控模块,通过传感器进行温度的采集,采集的数据经过A/D转换变成计算机能够接收的数字信号,然后在经过D/A转换将数字信号转变成模拟信号去控制执行机构(直流电机)的转动,并且电机的转动分为三个阶段:第一阶段:当采集到的数据在(0~400)℃范围内时,单片机就会控制直流电机转动,而且转动的非常快。电机转动带动阀门,从而控制阀 内容来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.
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  • 时间2020-08-10
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