微机控制课程设计报告-煤气罩式退火炉温度控制系统

微机控制课程设计主题：煤气盖退火炉的温度控制系统目录摘要3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354一、工艺要求33543543354335433543354335433543353353353353354-2二、系统分析和硬件设计3354354335433543353354335433543353353353353353353353353353533533531系统分析3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3354(1)分析系统3354-3354-3354-3354-3354-3354-3353-3354(2)系统框图3354-353-354-354-3354-3354-3354-3354(3)计算过程3354-353-354-354-354-354-3354-3353-3542硬件的选择3354-354-354-354-354-3354-3354-3354-3354硬件的选择(1) CPU选定3354-3353-354-3354-3354-3354-3353-3354(2)热电偶3354354335433543354335433543354335433543353353354-5(3)接口芯片3354-354-354-354-3354-3354-3354-3354-3354(4) A/D转换器335-435-435-435-435-435-335-335(5) LED显示3354-353-354-354-354-354-3353-354-354(6)键盘3354，3353，3354，3354，3354，3354(7)光电分离3354-354-354-354-354-354-353-354.9(8)致动器3354、3353、354、3354、3354、3354、3353、3353、3354-9三、编程3354354335433543354335433543354335433543353353353353354-10(1)主程序3354-354-354-354-3354-3354-3354-3354(2)采样子程序3354-3353-354-3354-3354-3354(3)滤波器子程序33543543354335433543354335433353353353353354-14(4)显示子程序335435433543354335433543354335433543354335433543353353354-16(5)比例转换子例程3354-353-354-354-3354-3354(6)键盘子程序353543354335433543354335433543354335433543354335335353354-17(7)数字控制器子例程3354-354-3354-3354-3354-3354-3354-3354-3353-354-19四、总电路图3354-353-354-354五、课程设计总结3543354335433543354335433543353353353353354-24六、参考文献3354、3354、3354、3354、3354、3354、3353、3353、3354、3354-25摘要煤气罩退火炉主要用于冷轧钢板的热处理，采用高炉煤气作为燃料。 其炉体构造如下图所示，有内罩和罩，在内罩内放入退火线圈，投入保护气体防止氧化。 燃烧在内罩和罩之间进行。 12个喷嘴分为上下2层，煤层的6个环a环绕排列。 因为气体和空气的喷出比是用连接两个阀门的连杆固定的，所以燃烧时其空比不变。 炉温控制系统的测量点是保护性气体温度T1，现在的流程设定为控制温度。 煤气和空气阀都是围墙，一个电动执行机构通过连杆联动。 系统整体可以认为是以保护气体温度为输出，以电动执行器的蝶阀开度(与气体输入量对应)为输入的单输出单输入的温度控制系统。系统型号一、过程要求工业模型图退火温度过程要求温度在升温保温过程中用一定的过程曲线进行升温保温，在此过程中，实际温度与规定的过程温度曲线的偏差不能超过20，但降温过程是自由降温，温度调节系统不能工作。在y1(400)的温度下，保护气体温度在供气阀达到最大时，以自由升温的速度在最短时间内上升到y1(400)，在y1(400)到y2(700)的保温点，温度以45-75/h的速度上升，该阶段成为升温级。 到达y2点时进入保温部，将y2保温在一定温度。 在钢卷保温(t3-t2)后停火，进入降温段，在该段停止温度调节系统。微机自动调节：在正常情况下，系统会自动接通。模拟手动操作：系统发生异常时，接通手动控制。微机监视功能：显示当前控制量的设定值、实际值、控制量的输出值、参数警报时有灯警报。二、系统分析和硬件设计1 .系统分析(1)分析系统气体罩退火炉的温度控制系统的测量点是保护性气体温度T1，气体和空气阀是蝶阀，电动执行器通过连杆联动。 可以认为系统整体是输出保护气体温度，以电动执行器的蝶阀开度作为输入的单一输出单输入的温度控制系统。大林算法的设计目标是设计适当的数字控制器，使得整个闭环系统的传递函数对应于具有纯滞回性的一阶惯性链路，即被认为对象与零阶保持器串联的对应的整个闭环系统的脉冲传递函数包括(2)系统框图：(3)计算过程传递函数：闭环传递函数：计算U(K ) :根据上式求出U(z )，进一步离散化而得到下式.u (k )=6.974 * e (k ) 0.797 * e (k-1 ) 0.1144 * u (k-1 ) u (k-3 )2 .硬件选择(1)CPU选定此次的设计采用了MCS-51单片机，但MCS-51把CPU、RAM、ROM、计时器/计时器、多功能I/O端口等一台计算机所需的基本功能部件集成在一个芯片上。(2)热电偶根据采样温度值的变化范围，传感器选择热电偶。 测温范围宽，可在1至2800范围内使用，精度高，性能稳定，结构简单，动态性好。 系统采用n型镍铬热电偶传感器，具有使用温度为-2001300，线性好，热电式大，灵敏度高，稳定性好，耐氧化性高，价格便宜等优点，适合本系统。 由于工业用炉的体积比较大，炉内会发生温度不均。 为了使采样系统更准确地对温度进行采样，该系统设置了5个不同的采样点，同时进行采样，将其平均值作为最后的采样的结果。采样点位置分布图热电偶电路图(3)接口芯片该系统的接口芯片采用了8255并行接口芯片。 这里，b端口在0方式输出状态下动作，a端口在0方式输入状态下动作。(4)A/D转换器由于A/D转换采用ADC0809，所以是多通道AD转换器。 那个工作是查询方式。 把变换结束信号EOC作为状态信号，通过三状态门访问数据总线的最高位位D7。 转换开始后，不断检测D7位是否为1，从而获知转换是否已结束。 假设状态过期的地址是238H。 通过利用ADC0809芯片的多开关，能够实现8个模拟信号的时分转换。 系统地址总线的低位3位分别连接ADC0809的地址线c、b、a，开始A/D转换的同时，选择要转换的模拟信道，与8个模拟信道对应的I/O地址分别为220-227H。(5)LED显示系统六位LED指示灯静态显示，节省了很多时间。 地址以0到0178H、0到0179H、0到017AH、0到017BH、0到017CH和0到017DH的顺序被解码。74LS244是用于LED的驱动电路，每个LED具有74LS377作为锁存器，并且通过74LS138对芯片进行解码并选择。LED硬件图(6)键盘输入控制键盘采用了8255连接23键盘矩阵，采用了软件延迟数字方式。键盘各部分的功能如下所示1.on :系统的各构成要素开始供电，处于待机状态。 主程序开始反复扫描键盘，直到键被按下并转移到相应的功能为止。2.off :系统在任何状态下都没有开始关闭，处于步进电机关闭前的状态。3 .自动：系统采用自动运行方式。4 .手动：系统是手动方式，手动方式是不执行PID算法程序而手动调整温度。5 .升温：按下后温度阀变得最大，温度开始上升。6 .降温：按下后，阀关闭，温度开始下降。7 .警报器：整体软警报程序在经由传感器、变送器、模数转换器将所测量的参数(例如温度、压力、流量、速度、分量等)发送到微机之后，与规定的上下限值进行比较，并且根据比较结果进行警报或处理这个警报程序简单地分为上下警报程序和上下警报程序。 PIO接口地址是A/D转换器的8位数据输入端口。 b端口PB4是A/D转换的开始信号。 b端口PB0-PB3分别作为上限、下限、正常状况及电笛警报信号。 其上限警报模型0F1H、下限警报模型0F2H、正常状况警报模型0F3H。报警器电路连接图(7)光电分离由于现场的温度太高，为了应对噪音，或者驱动电路发生故障时，功率放大器的高电平信号进入微机，将器件烧毁，在驱动器和微机之间追加极光隔离器，显示其电路图。光隔离器图(8)执行元件电动执行器是自动控制系统的重要组成部分，接收来自调节器的电信号，用电动执行器转换成适当的地力和扭矩，推进各种调节阀(或其他执行器)，达到自动生产的目的。 电动执行机构与气动执行机构相比，具有动作敏锐、能量使用方便、信号传递快、适合远程控制的优点。 由执行机构和调节机构两部分构成，其中把调节控制信号转换成力和扭矩的部分称为电动执行机构，把各种调节阀和调节设备统称为调节机构。三、程序设计(1)主程序流程图：旋转上限警报主程序开始初始化参数的设定调用温度采样子程序调用温度数值转换和BCD代码转换程序调用显示子程序。滤波后采样值上限警报值滤波后采样值、上限警报值正常警报调用数字控制子程序返回旋转上限警报.程序：ORG 0000HAJMP MAINORG 0003Hajmp密钥ORG 000BHPS PR PSORG 001BHPS PS K 1； 中断入口和优先顺序主： mov sp、#00HCLR 5FH :清除上下限越标志PS、#00HPS r7、#09HMOV R0，#28HLP1: MOV R0，aINC R0DJNZ R7，LP1MOV R7、#06HMOV R0、#39HLP2: MOV R0，aINC R0DJNZ R7，LP2MOV R7、#06HAR、#50HLP3: MOV R0，aINC R0DINZ R7、LP3； 清除缓冲区MOV TMOD、#56H； T0方式2、T1方式1计数MOV TLO、#06HMOV THO、#06HMOV 25H、#2BCH； 设定值默认值700SETB TR0； 键盘的优先级高SETB ET0SETB EX0SETB EA； 打开键盘T0。 T1中断循环： mov r0、#56HMOV R1，#55HLCALL SCACOV； 比例转换MOV R0、#53HLCALL DIR税后利润LCALL DLY10MS税后利润LCALL DLY10MSAJMP LOOP； 等待中断KEYS: CLR EX0； 键盘子程序CLR EA推式电源推ACC； 关闭LCALL DLY10MS； 颤抖止住了PS:PS 3.2 KSETB 5DH； 设定“设定值、温度值显示标志”MOV A、25H； 取运算比特的值MOV B、#10H； PS代码转换PR PSPR 52h，aPS、PSPS 51h、aMOV R0、#50HLCALL DIR； 显示设定温度税后利润LCALL DLY10MS税后利润LCALL DLY10MSJB P1.7，BBMOV R1，#25HLCALL DAAD1税后利润LCALL DLY10MSAJMP CCBB: JB P1.6 CCMOV R1，#25HLCALL DEEC1税后利润LCALL DLY10MSAJMP CCaa : PSPOP PSWSETB EX0SETB EA； 离