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基于单片机的智能温度控制系统设计
摘要:传统的加热炉控制系统大多建立在一定的模型基础上,难以保证加热工艺要求。温度控制在热处理工艺过程中,是一个非常重要的环节。控制精度直接影响着产品质量的好坏。本文将模糊控制算法引入传统的加热炉控制系统构成智能模糊控制系统。单片机在热处理炉温度控制中的应用,对温度控制模块的组成及主要所选器件进行了详细的介绍。并根据具体的要求本文编写了适合本设计的软件程序。
关键词:单片机;处理温度控制;电路
Design of Intelligent Temperature Control System Based MCU
Abstract:The traditional heating furnace control system is based on some model,it is difficult to guarantee the demand of heating control in the heat treatment process,is a very important paper will adopt fuzzy control fuzzy control algorithm to the control system of heating furnace in the intelligent fuzzy control chip puter in heat treatment furnace temperature control applied to the temperature control module,the ponents and the selected device are introduced in according the specific requirements for the design of the paper prepared by the software program.
Keyword:SCM;Temperature control;Circuit
1 前言
工业生产中使用的热处理设备种类繁多,如窖炉、鼓风炉、烘炉、退火炉、锅炉等。如果按加温方法分类,可将热处理设备分为两大类[1]:
(1)电热炉这类设备通过电热元件通电发热而升温,调节加入炉子的电功率则改变炉内的温度。电功率调节一般采用接触器通断控制、晶闸管移相触发或通断控制。这一类设备在工厂占有相当大的比例。
(2)燃料炉这类设备通过燃烧燃料发热而升温,调节加入炉子的燃料量则改变炉的温度。如锅炉、焦炉等。常用燃料有煤、煤气、重油等。燃料量的调节通常利用阀门、翻板等实现。这类设备在工厂中也占有较大比例
热处理设备虽然种类繁多,控制方法各有差异,但对他们采用微机控制时,控制原理和方法是基本相同的。
电炉是热处理生产中应用最广的加热设备,通过布置在炉内的电热元件将电能转化为热能,借助辐射与对流的传热方式加热工件。通常可用以下公式定性描述
(1)
式中X——电炉内温升(指炉内温度与室温温差)
K——放大系数
t——加热时间
T——时间系数
V——控制电压
τ0——纯滞后时间
但在实际热力过程中,由于被加热金属的导热率、装入量以及加热温度等因素的不同,直接影响着 K 、T 、τ0等参数的变化,因此电炉本身具有很大的不确定[2]。
温度控制在热处理工艺过程中,是一个非常重要的环节。控制精度直接影响着产品质量的好坏。根据不同的目的,将材料及其制件加热到适宜的温度。
研究目的与意义
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,如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃,那么单片机技术的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。目前,单片机在工业控制系统诸多领域得到了极其广泛的应用。特别是其中的C51系列的单片机的出现,具有更好的稳定性,更快和更准确的运算精度,推动了工业生产,影响着人们的工作和学习。8
0年代以来,自动控制系统被控对象日益复杂,它不仅表现在控制系统具有多输入一多输出的强藕合性、参数时变性和严重的非线性特征,更突出的是从系统对象所能获得的知识信息量相对地减少,以及与此相反地对控制性能的要求却日益高度化。然而,正如Zadeh教授于1973年所指出的:“当一个系统复杂性增大时,人们能使它精确化的能力将降低,当达到一定的闭值时,复杂性和精确性将相互排斥”(即“不相容原理”)。也就是说,在多变量、非线性、时变