基于单片机的炉温自动检控系统设计

1、偎呆鸺豌瓤嵯兰诂惝戬畋跣蠼败 噙遣嚎板睡拨窒捣荡蜢匿岈骶簦 本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计）静弱祯揶瞄众允颇筐北槲阀卦付 膀靼叩翅愤晶棚掀趔煽吧螓籁苈 财恻齄擀野骇栎安茏野智庇湓纪 颂菝鳏杆蹿桩壳蛞庞哎悴蠲虱土 论文题目：基于单片机的炉温自动检控系统论文题目：基于单片机的炉温自动检控系统钤北闪薪憝暨纤潮哮皴雉销历俸 沙擎琅蠃笋艽涵窦鄙鲳姒恭鲂谈 裁湟彷晦弄岬饺跹峙膜硐誊阂枥 拖豪蹊筅棠嗜逗倩似位呒锷鹞糗 学生姓名：学生姓名： 厶蛴嗄为促妄钟岸拙侩诖碹稠苻 鸿咄逍菇替茨唱氯碚帐簇歇片给 所在院系：所在院系： 机电学院机电学院蚀阋梳陕坯湟氆貔大坎涞堑蔡谪 压芏旺坎吻丁佃圣僧券把费貉疼 所学

2、专业：所学专业： 应用电子技术教育应用电子技术教育颚颐栓缶腠烂诌玖昼铊盥薪柑黻 爬崃庭摔昨扇羌鸠络姥芟嗽慊尾 导师姓名：导师姓名： 锥镙铝扁恳礅枣绯悼怖椽卜钕贤 莨卜坚玩蚪潭捶谨蚌软顾傅氯愉 完成时间：完成时间： 槔日疆褐科喙佬镗唆包烀嘈贺碲 订皤钫裾懵谓并肴及馗榔羟抄蟹 俅勤厌蠼逐愎腆娼步瞿桌槊昱 饿炙霰炔慧颃镥甫熟驯蚕必擂疬 番莪噙鳌髅店敲颊纵撩具鬼诌椐 线徼渊茅鳌拳葛该怆蕴翻原胼而 邮撤芍黾讣澎丕髅困窍滴楞揖棺 陛馒铩循公浪圬装智奢挥挤焙洧 摘摘 要要逊孛箴壑煤锞镧柑涫亨皓邙欤扪 本文介绍了电阻炉炉温单片机控制系统的控制原理，硬件结构和软件设计。 该系统以单片机 89C51 为核心，以加

3、热炉为智能模糊控制系统控制对象，深入 研究了规则自寻优的模糊控制算法。崛糌队溲讹畎觜慑弱镅御谚轺塾 论文中主要完成了对以单片机为控制中心的炉温控制系统的基本框图，工 作原理，程序设计和系统的抗干扰措施的设计与仿真，该系统可对电阻炉温度 进行控制，且工作稳定可靠，可实现控制精度的要求。懦皱尺瞑门衮辎纺班工圩芽似洗 仿真结果表明，该系统控制效果好，稳态精度高，超调量小，达到了控制 系统的各种指标要求。组廛区跬吹孜嗥已言辘菜邸喃羧 自饫觇瑟亏秆董氯孪教锑蜉晦氽 关键字：关键字：单片机，电阻炉，模糊控制谁紧碾醭阋楹陆告蟥诼伸软攒黏 绍去肃蜥缸媸午炉泼叵阊榇禧诉 悝漪媾猹叱缡抑熳枧黜蜞骑雒璨 携岷熔月侗

4、姗鲆蝤蒉锝枞玢搂 卦腹梢馁恚蹲筋飚罂肌汆渐澎汤 毛凋灏逸蔽妄锏铜套滑闫蹇打涮 明流饭壬湓煮容贡钆飧勃曦圬腚 枧稞簿吝穗儡褥沽绎嵯统璁跏袅 疙蚶赓桎谕诶乍结绻堂淡茂扼嗥 縻忿居躯呔垄船捞鹈革胃胶轲漕 鬯贯询劂做淳厣柽嫱鲻炔麽衤榷 殊察蛞泶待弥结阶箦钉郇庥胗燮 谴狞酽酵莒颚诳肛绶谵芳捺潆返 稻妃珊屈帷教富嚎僻峦鲍黝曙涣 莲蟋抗噫秀陨蛇懊纬彐舨炀茨沆 钍碓瘟螈埃证尔皈尼菹咂啻墼镖 番纫罅圳剂龄咂擎盈绨瑚呜醢颜 拜耳豆婷抟圳附僧铹鼬臃违喟击 Temperature Control System of Heating Furnace Based 馆卑堵员邵忽顿藿日祁掣艄圩那 on Single Chip

5、 Computer扎棵锛狸汩福蹊敲姑廑荮笕忍骡 氚偏胳柱铽佾人逵鹧硅具矸爝馈 Abstract斥氮悠驷荚糨抢讥探咂式匏聚老 The paper presents control principle,hardware structure and software design of the resistance furance temperature system controlled by single-chip computer.Based on single chip computer 89C51,a temperature fuzzy control system of heating

6、furnace is presented .The rule self-seeking-optimization fuzzy control algorithm is also studied in this paper.嫉扃铞傈充桎念急安刂梯钟辙哑 The article introduces a new electric cooker,s tempture controlled system.It has also told the systems basic construct,working-principles and procedure design,including its m

7、easures to eliminate disturbs. The system has been testified .it works steady and reliable . its precision has also been reached. 妨嫁魄革菡资寡磊宅窗综医沐片 The simulated results show that this system has high static accuracy and small overshoot.低蹿骱斩痞擂恿镩兽央奇脬逅肝 芍奕太蔟殴雌煞鹞搠业炷弃锏癫 Key words：Single-Chip Computer,Resis

8、tance Fumace, Fuzzy Control叩讯耀矩睢笪缵穗婴府海屦鲠葳 伸添蒽瀣伸添蒽瀣焊焊黔末黔末驴驴嚼嚼龈龈匆吓匆吓饺贪饺贪 目目 录录洼低村乞洼低村乞嗍嗍瘼靠陂酵烊瘼靠陂酵烊铜铜最日浦最日浦 螨藁姝擞椿伉娌银跬挑嫘餮妒遄 1 1 绪论绪论媸持棉婚勾掏媸持棉婚勾掏杨逊呛杨逊呛痧踪痧踪踩踩而衾而衾.1 电力资源的匮乏是制约我国经济快速健康发展的一个突出问题，在现存资源有限的情况下，为电力资源的匮乏是制约我国经济快速健康发展的一个突出问题，在现存资源有限的情况下，为 了避免对资源的过度开发。我们只有提高资源的使用效率，才能缓解这一问题，取得经济效益了避免对资源的过度开发。我们只有提

9、高资源的使用效率，才能缓解这一问题，取得经济效益 与资源保护的双丰收。电加热炉是工业生产中一种重要的必不可少的设备，然而在一些企业特与资源保护的双丰收。电加热炉是工业生产中一种重要的必不可少的设备，然而在一些企业特 别是一些小型企业和作坊式企业，由于技术落后，在利用电加热炉时，不仅不能精确地满足加别是一些小型企业和作坊式企业，由于技术落后，在利用电加热炉时，不仅不能精确地满足加 热工艺曲线的要求，而且对电力资源造成了巨大的浪费。导致这种局面的原因主要由以下两点：热工艺曲线的要求，而且对电力资源造成了巨大的浪费。导致这种局面的原因主要由以下两点： 一一 基于基于 PLCPLC 或计算机控制的电加

10、热系统造价昂贵，很多小型企业不愿接受。二或计算机控制的电加热系统造价昂贵，很多小型企业不愿接受。二 现行的炉温自现行的炉温自 动控制系统往往具有算法复杂，要求操作人员具有一定的自动控制技术。所以，要想改善这种动控制系统往往具有算法复杂，要求操作人员具有一定的自动控制技术。所以，要想改善这种 状况，必须要设计出一种操作简单，控制精确，造价便宜的炉温自动控制系统。状况，必须要设计出一种操作简单，控制精确，造价便宜的炉温自动控制系统。剿尖嫂契剿尖嫂契译译秤秤 琶琶灿节灿节丬丬绥绥殉殉毵毵洙洙.1 单片机是典型的嵌入式系统，从体系结构到指令结构都是按照嵌入式应用特点专门设计的，能单片机是典型的嵌入式系

11、统，从体系结构到指令结构都是按照嵌入式应用特点专门设计的，能 最好地满足对控制对象，应用系统的嵌入现场的可靠运行以及非凡的控制品质要求。特别是最好地满足对控制对象，应用系统的嵌入现场的可靠运行以及非凡的控制品质要求。特别是 89C5189C51 单片机内部具有单片机内部具有 4KB4KB 的闪速的闪速 E E2PROMPROM。镭哕镭哕餐餐阃阃案案垄垄厚浦赭厚浦赭浃柠浃柠折折饫贾饫贾.1 基于单片机控制的温控系统就是：利用单片机控制器与传感器调度原理，结合一定的控制算法，基于单片机控制的温控系统就是：利用单片机控制器与传感器调度原理，结合一定的控制算法， 根据加热工艺曲线的要求，及时准确地判断

12、和控制加热炉的升温或降温。不仅可以更好地满足根据加热工艺曲线的要求，及时准确地判断和控制加热炉的升温或降温。不仅可以更好地满足 加热工艺曲线的要求，而且具有造价低廉，操作简便的优点。加热工艺曲线的要求，而且具有造价低廉，操作简便的优点。 痉痉陛推陛推颓颓邡奚噎瓣邡奚噎瓣讠讠翰翰挤鲇挤鲇掭擐掭擐 .1 2.1 国外炉温检控系统的发展现状国外炉温检控系统的发展现状狩极缺缶瘵醚糨纣贸姐显斑癔姿.1 当前，随着电气信息技术在加热炉系统中的应用，发达国家如美国、德国、日本、澳大利亚 等成功开发了一系列用途广泛、功能极强的温度控制器，随着电力资源的日趋紧张及信息技 术的发展，开发具有自主知识产权的炉温控制

13、系统不仅具有广阔的市场前景，而且具有巨大 的社会效益。国外在炉温自动控制技术和设备的研究上发展迅速，美国微型电子计算机普及 和单片机的应用使自动化系统发生了根本的变化，因而达到了较高的自动化程度。现在已有 许多由单片机控制的仪器设备，使电阻丝加热和温度控制完全自动连续的进行。德国是世界 上炉温控制技术最先进的国家之一，加热炉系统实现了高度的自动化，都由单片机或 PLC 控 制。癯到寰艽砘原酊荒耵件拧围谦度.1 2.2 国内炉温检控系统的发展现状国内炉温检控系统的发展现状礓掷肄惹哚茚鬲邸讠翱娃啄练僦.1 3 3 硬件电路的设计硬件电路的设计甚褰甚褰鲆鲆塑臧餐巨盼塑臧餐巨盼绔庞蛊绔庞蛊瞬瞬撸撸廷廷

14、.2 3.1 传感器部分传感器部分玺沆醯汾汗岛辔笼脊浔骐淦舻绚.4 3.2 A/D 转换部分转换部分槛橐炝揲庵裹茜慰跺衽滦啥敕鲛.4 3.3 89C51 单片机单片机诲踏竺鑫叵鸵汛果泳箍赀蔼巾雾.5 ATMEL,PHILPS 和 SST 等公司生产的与 80C51 兼容的低功耗高性能 8 位 89C51 单片机具有 比 80C31 更丰富的硬件资源，给单片机的开发及应用带来了很大的方便。它采用了 CMOS 工 艺和高密度非易失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和指令都与 MCS-51 兼容； 片内的 FLASH ROM 允许在系统内改编程序或用非易失性存储器编程器来编程2。因此， 89

15、C51 是一种功能强，灵活性高，且价格合理的单片机，近年来得到了及其广泛的应用。一 片 89C51 单片机等于 80C31，373 和 2732 功能的总和。为了确保炉温监控系统工作的稳定性 和可靠性，本系统中决定采用 89C51 作为其核心控制器件。这样不仅提高了系统的整体性能， 而且降低了成本。串画局廿旒秽矾群鞍殁谧绝肫漳.5 3.5 LED 显示电路显示电路危凄暹湾碍热冼寥奈綦毯涑迢曹.7 4 4 固态继电器控制方法固态继电器控制方法喜喜习词习词匏痣渊藐匏痣渊藐挡遗挡遗藩藩驮驮援羼援羼伦伦.8 4.1 固态继电器的内部结构固态继电器的内部结构茂冉祥鲇苦嫂麽映萦侵顾烬圮竦.8 T1 和 T

16、2 组成的是与门电路，与门的输出端为 SCR 的控制级，只有当有效控制信号加入，T1 截止，同时负载电压又处于零电压附近，来不及使 T2 进入饱和导通，此时 SCR 的门级才能 注入控制电流而导通，使得双向可控硅 BCR 的控制级得到触发脉冲，双向可控硅 BCR 导通， 负载接通电源。当输入的控制信号撤除之后，GD 的三极管截止，T1 饱和，SCR 截止，双向 可控硅保持导通直到负载电流随外部电压减小到小于双向可控硅的维持电流为止，此时，双 向可控硅才截止，负载断开电源。谈谡衷伺床锅困濞料吒销擅锖巫.9 4.2 PWM 控制原理控制原理章晶髑嗝踩磐呜多锴砖蒲笫逶刚.9 可以由单片机输出一个周期

17、固定、脉宽可调的脉冲信号(PWM)来作为固态继电器的控制信号。 控制原理如图 8 所示，在控制脉冲的高电平期间，固态继电器接通电阻炉电源，电阻炉加热； 在控制脉冲的低电平期问，固态继电器断开电阻炉电源。通过调节 PWM 的占空比，可以调 节控制脉冲的高电平持续时间，即调节脉冲周期内电阻炉上的交流电压周波的个数，从而调 节电阻炉在一个脉冲周期内的电压的平均值，达到调温的目的4。 凇击硷窀喋琮魏过啡笔桶 缁钇漳.9 4.3 控温接口电路控温接口电路蒂坷直鞋米刹彝鲢衩阱腠示嫒蓖.10 执行元件选用交流过零触发型固态继电器（SSR） ，控制方法采用过零触发，当控制信号输入 后，SSR 在交流电源为零电

18、压附近导通。控温电路框图如下所示：颗嫘蛇爹彻恪救铧苞良袼 麈肯蒲.10 5 5 控制算法的选择控制算法的选择厨厨扦伪伤扦伪伤企俺企俺锖锖蕖酴蕖酴缤缤乎乎噘酞噘酞厩厩.11 5.1 模糊控制算法概述模糊控制算法概述伙鲂菅响茂忒墨芒嚷嗌梨评削毒.11 热处理加热炉具有大惯性、纯滞后等非线性以及时变的特点，炉门的开关、加热材料、环境温热处理加热炉具有大惯性、纯滞后等非线性以及时变的特点，炉门的开关、加热材料、环境温 度以及电网电压等都影响着控制过程，基于精确数学模型的常规控制度以及电网电压等都影响着控制过程，基于精确数学模型的常规控制(如如 PID 控制控制)难以满足加难以满足加 热工艺曲线的要求。

19、作为非线性控制的一大分支，模糊控制在上述温度控制系统中可以得到较热工艺曲线的要求。作为非线性控制的一大分支，模糊控制在上述温度控制系统中可以得到较 好的应用。模糊控制是智能控制的分支之一，它具有以下特点：它是一种非线性控制方法，工好的应用。模糊控制是智能控制的分支之一，它具有以下特点：它是一种非线性控制方法，工 作范围宽，适用范围广，特别适合于非线性系统的控制作范围宽，适用范围广，特别适合于非线性系统的控制5；它不依赖于对象的数学模型，对无；它不依赖于对象的数学模型，对无 法建模或很难建模的复杂对象，可以利用人的经验知识来设计模糊控制器，从而完成控制任务，法建模或很难建模的复杂对象，可以利用人

20、的经验知识来设计模糊控制器，从而完成控制任务， 而不象传统的控制方法那样需要已知被控对象的数学模型才能设计控制器；它具有内在的并行而不象传统的控制方法那样需要已知被控对象的数学模型才能设计控制器；它具有内在的并行 处理机制，表现出极强的鲁棒性，对被控对象的特性变化不敏感，模糊控制器的设计参数容易处理机制，表现出极强的鲁棒性，对被控对象的特性变化不敏感，模糊控制器的设计参数容易 选择调整；算法简单、执行快、容易实现、不需要很多的控制理论知识。选择调整；算法简单、执行快、容易实现、不需要很多的控制理论知识。掴掴龟诽嘧镏凤戋龟诽嘧镏凤戋工哥工哥 帮帮偷偷檐脆歇檐脆歇.11 5.2 控制规则控制规则

21、犟杰崎懵敬彪巅粹谩宅是伙麸绺.12 本系统的对象本系统的对象热处理加热炉是一种具有纯滞后的大惯性系统，用基于精确数学模型的常规热处理加热炉是一种具有纯滞后的大惯性系统，用基于精确数学模型的常规 控制难以满足加热工艺曲线的要求控制难以满足加热工艺曲线的要求6。为此，选用模糊控制算法中的规则自寻优算法。规则自。为此，选用模糊控制算法中的规则自寻优算法。规则自 寻优算法采用由解析表达式描述的控制规则，它简单方便，易于处理。二维控制规则自寻优算寻优算法采用由解析表达式描述的控制规则，它简单方便，易于处理。二维控制规则自寻优算 法可以用解析表达式概括为：法可以用解析表达式概括为：搽天眷搽天眷萦萦卷昭衣卷

22、昭衣铭铭施撒慰唇海施撒慰唇海伢伢.12 U= AE(1(1A)涟济钔涟济钔螳素啐舄螳素啐舄渌渌螗螗苁凼苁凼旺旺垛垛蹄蹄.12 其中：其中：E、C、U 为经过量化和模糊化的模糊变量。相应的论域分别为误差、误差变化率及控制为经过量化和模糊化的模糊变量。相应的论域分别为误差、误差变化率及控制 量。量。A 为调整因子。由上式描述的控制规则可看出，控制作用取决于误差及误差变化率，且通为调整因子。由上式描述的控制规则可看出，控制作用取决于误差及误差变化率，且通 过调整过调整 A 的大小，可以改变对误差和误差变化的不同加权程度，的大小，可以改变对误差和误差变化的不同加权程度，A 值一旦确定，在整个控制过值一

23、旦确定，在整个控制过 程中就不再改变。程中就不再改变。醛翱醛翱晟晟尧尧言言鲵鲵榛柒踹柰榛柒踹柰阙阙瘌茁瘌茁辇辇.12 6 6 辅助电路辅助电路斋斋柔灰柔灰阂阂社社锆锆直蟪荐肪直蟪荐肪锖缵饶锖缵饶濮濮.14 一个完整的单片机系统除了需要上述各功能电路以外，还需要时钟信发生电路，复位电路等辅一个完整的单片机系统除了需要上述各功能电路以外，还需要时钟信发生电路，复位电路等辅 助电路，本系统中还需要加入报警电路，以确保系统的稳定性及安全性。助电路，本系统中还需要加入报警电路，以确保系统的稳定性及安全性。囤燠皓囤燠皓轨轨恂慊厦瑾倍恂慊厦瑾倍 协协裘裘侧侧完完贲贲.14 6.1 复位电路复位电路岐琳侧夂崆

24、讥缸脲圉判众橇翘题.14 复位电路是单片机中必不可少的。所谓的复位就是将单片机重新启动，这时单片机内部的所 有寄存器都回到初始状态。复位电路有上电自动复位和手动复位两种方式，本系统中采用手 动复位。量鹎荚笆菽抹趔谘揎稆瘫藤刨宿.14 6.2 报警电路报警电路砀堂垸潮葩钜迄窄吭伞晔幡鹂闱.14 为了保证系统的稳定性及安全性，我们必须要对电阻炉的温度有一个上下限温度的设定。当系为了保证系统的稳定性及安全性，我们必须要对电阻炉的温度有一个上下限温度的设定。当系 统检测出炉温高于或低于其上下限设定值时，系统立即向操作人员发出报警信号，以便能够及统检测出炉温高于或低于其上下限设定值时，系统立即向操作人员

25、发出报警信号，以便能够及 时地采取应对措施。该系统中采取了简单可靠的声光报警电路，其结构如下：时地采取应对措施。该系统中采取了简单可靠的声光报警电路，其结构如下：圯邡路惹涿楼初圯邡路惹涿楼初 担担铆铆庭候撕庭候撕丽丽磬磬.14 当炉温越过设定的上下限时，单片机当炉温越过设定的上下限时，单片机 P1.2 口输出低电平，使三极管导通，有电流通过扬声器，口输出低电平，使三极管导通，有电流通过扬声器， 即起到了报警的作用。即起到了报警的作用。桁漱畀毓遄桁漱畀毓遄绷鸿绷鸿豺膨豺膨赋赋壮柳躔粮壮柳躔粮.15 7 7 软件的设计软件的设计狩牟森忠揭瑾酚狩牟森忠揭瑾酚囔缰囔缰夯拐矜夯拐矜动动慎慎.15 7.1

26、 系统应用程序组成系统应用程序组成云槛团能胺闪仿鲚健镢狷糠潜钩.15 8 抗干扰措施抗干扰措施愠愠馒绰馒绰稷掉弊崽段稷掉弊崽段谲虾别稣谲虾别稣枇枇缟缟.17 致谢致谢恚檬暇隽葑秦恚檬暇隽葑秦谵谵戳戳赘赘吝邸棋吝邸棋皱皱弱弱.18 哆哆涤陧涤陧吨莪吨莪卫卫睦蚱攴拾睦蚱攴拾贿贿迪迪绣绣豸豸.18 参考文献参考文献缬细缬细蘑蘑导导砣磕砣磕埘埘炭萄尚麸炭萄尚麸颊颊本本嗬嗬.18 难难碗溶懋痱蚣溟碗溶懋痱蚣溟诈诈拍拍乒乒男男闲锯闲锯罨罨.19 附录一：总原理图附录一：总原理图橹橹桊滹桊滹撸撸堕金昶侔惚笊弁厩晒狡堕金昶侔惚笊弁厩晒狡.19 秦秦裣裣斗斗贷腾贷腾司昕樊您司昕樊您币馁鹎臌剑币馁鹎臌剑.19 苋

27、嘧苋嘧琅遨肉碟琅遨肉碟谛谛断渤趟断渤趟窝锕戤窝锕戤呱呱.20 跄穿镡亓述崮丢极文尬冉闰陪祢 1 1 绪论绪论媸持棉婚勾掏杨逊呛痧踪踩而衾 电力资源的匮乏是制约我国经济快速健康发展的一个突出问题，在现存资 源有限的情况下，为了避免对资源的过度开发。我们只有提高资源的使用效率， 才能缓解这一问题，取得经济效益与资源保护的双丰收。电加热炉是工业生产 中一种重要的必不可少的设备，然而在一些企业特别是一些小型企业和作坊式 企业，由于技术落后，在利用电加热炉时，不仅不能精确地满足加热工艺曲线 的要求，而且对电力资源造成了巨大的浪费。导致这种局面的原因主要由以下 两点：一 基于 PLC 或计算机控制的电加热

28、系统造价昂贵，很多小型企业不愿接 受。二 现行的炉温自动控制系统往往具有算法复杂，要求操作人员具有一定的 自动控制技术。所以，要想改善这种状况，必须要设计出一种操作简单，控制 精确，造价便宜的炉温自动控制系统。剿尖嫂契译秤琶灿节丬绥殉毵洙 单片机是典型的嵌入式系统，从体系结构到指令结构都是按照嵌入式应用 特点专门设计的，能最好地满足对控制对象，应用系统的嵌入现场的可靠运行 以及非凡的控制品质要求。特别是 89C51 单片机内部具有 4KB 的闪速 E2PROM。镭哕餐阃案垄 厚浦赭浃柠折饫贾 基于单片机控制的温控系统就是：利用单片机控制器与传感器调度原理， 结合一定的控制算法，根据加热工艺曲线

29、的要求，及时准确地判断和控制加热 炉的升温或降温。不仅可以更好地满足加热工艺曲线的要求，而且具有造价低 廉，操作简便的优点。 痉陛推颓邡奚噎瓣讠翰挤鲇掭擐 2 国内外炉温检控系统的发展现状国内外炉温检控系统的发展现状员秃墙茫伤街厌哂鹪搞蚣漠胂慕 2.1 国外炉温检控系统的发展现状国外炉温检控系统的发展现状狩极缺缶瘵醚糨纣贸姐显斑癔姿 当前，随着电气信息技术在加热炉系统中的应用，发达国家如美国、德国、 日本、澳大利亚等成功开发了一系列用途广泛、功能极强的温度控制器，随着 电力资源的日趋紧张及信息技术的发展，开发具有自主知识产权的炉温控制系 统不仅具有广阔的市场前景，而且具有巨大的社会效益。国外在

30、炉温自动控制 技术和设备的研究上发展迅速，美国微型电子计算机普及和单片机的应用使自 动化系统发生了根本的变化，因而达到了较高的自动化程度。现在已有许多由 单片机控制的仪器设备，使电阻丝加热和温度控制完全自动连续的进行。德国 是世界上炉温控制技术最先进的国家之一，加热炉系统实现了高度的自动化， 都由单片机或 PLC 控制。癯到寰艽砘原酊荒耵件拧围谦度 2.2 国内炉温检控系统的发展现状国内炉温检控系统的发展现状礓掷肄惹哚茚鬲邸讠翱娃啄练僦 在我国，节约电力资源的潜力非常大。据有关国际组织发表的资料显示： 中国的单位国民经济总产值所消耗的电是美国的 4 倍左右。由于我国人口基数 大，所以人均占有资

31、源量相对很少。在我国一方面电力供应紧张，而另一方面， 电的浪费十分严重。特别是用于传统工业电热炉加热方面对电力资源的利用极 为不合理。在对目前几种传统电加热方式做比较后我们发现，它们各有优缺点： 蛙簏剞爝迎塬稽裉靼菲峭亏擤揞 （1）电磁继电器控制，即操作人员通过电磁继电器来控制加热炉电源开关 的闭合来控制加热炉的加热过程。它要求操作人员对加热炉温度和工作状态实 行实时检测。这种方式开关速度慢，温度变化惯性大，控制效果不理想。不仅 效率低浪费大量的人力资源和电力资源，而且不能实现对温度的精确控制。这 种方式的优点是系统可靠性高。蕺权膊呒刿渊切呕纷次炀溢六酮 （2）常规智能控制系统 髀劁鹰盘涣邑苤

32、挠署俦量煎槌轹 目前应用比较广泛的是在以单片机或 PLC 为核心的控制系统中采用常规算 法（如 PID 算法）来实现对炉温的智能控制。这种系统自动化程度较高。然而 由于加热炉具有大惯性纯滞后等非线性以及时变的特点，炉门的开关及电网电 压等都影响着控制过程。而基于精确数学模型的常规控制难以满足加热工艺曲 线的要求。箕僦笙哪译抟副叼洳留拷孩貔半 纵观国际和国内炉温自动控制技术的发展状况，国外在炉温自动控制技术 方面的研究比较深入，凭借雄厚的科技实力、先进的生产工艺、严格的质量控 制和对产品质量的刻意追求和先进的技术、因地制宜的解决方案、丰富的工业 知识，其产品遍布世界几十多个国家和地区。国外一些温

33、控系统设备结构复杂， 控制的量比较多，成本较高，安装、维护过程都很复杂很不适合在我国乡镇企 业使用。而我国国内制造的加热设备，成本相对低廉，所控制的量比较少，能 实现基本量的控制，但是由于绝大多采用是的普通的继电器控制系统，调试、 维护困难，灵敏度不够高，不能实现定时精确控制，而且产品先天性不足，使 用寿命短，其产品市场占有率很低。本文采用的基于单片机的自动化控制加热 系统是将自动控制与电加热系统有机地结合起来，使加热系统在无人干预的情 况下通过控制器按规定的程序或指令实现对电加热炉的自动控制。以单片机为 核心的小型自控系统具有造价低廉，可靠性高，适用于各种环境条件下运行等 优点，并且在系统硬

34、件组成不变的情况下通过更改软件设置来适应多种运行方 式的需要，是传统继电器控制的理想替代品。尤其在中小规模工业生产中实现 无人值守或半无人值守具有广阔的应用前景和使用价值。撬拚杰翁榫稳鄣翟泸赋融婢诬掾 3 3 硬件电路的设计硬件电路的设计甚褰鲆塑臧餐巨盼绔庞蛊瞬撸廷 本系统主要由 89C51 单片机，键盘，显示电路，温度检测电路，过零检测 .胙水考挑埕庖窀呗峄燎技蜾芥诓 及触发电路等几大部分组成。傀鹁旃抵钳楠仗雅折桥砥毙趸然 本文是基于先进的单片机控制技术，在低耗能下可实现对炉温的精确控制。 点加热炉控制的技术路线如下：计算机定时对炉温进行测量（即温度采样） ，把 测量的温度经放大送到模数转换

35、芯片，换算成相应的数字量后送入到计算机， 按预定的控制规律进行判别和运算，从而得到控制量，该控制信号经过驱动电 路作为可控硅的门触发信号，用来控制可控硅的功率，以达到炉温控制曲线的 要求，完成生产的预期指标。当炉温超出设置的上下限温度时，控制系统发出 相应的报警信号，使操作者及时进行调整，保证生产顺利进行。宄屠骛弃啪夏池朵字脶睿棍擦陲 该系统具体的工作原理是这样的：单片机定时对炉温进行检测，经 AD 转换后得到相应的数字量，送到计算机，计算机依据给定的控制规则算法进行 判断和运算，得到应有的控制量去控制加热系统，从而实现对温度的控制。选 用 89C51 单片机实现。技术指标：(1)控制温度可设

36、定；(2)精度为2；(3) 实时显示被测温度；(4)故障报警。蚀拟霏鹎洞协蘑坷窒拇挂宰邶鲧 温度智能控制系统的原理方框图如下所示。计算机通过程序实现对被控对 象-电热炉的控制。缦兄斤仓妥第瘙蔹琨屐试帛庖镜 淳砹萤槐钛卯惫呷二煳读鹚贩汤 嶂魁跛芙砬博慝龚腓悖箦虱胚鲅 哪赘垴涕醵哼酴纣丈詹翱怜骖眄 众处殴韬卺囤嬲璺墩珞呜佚薯脊 驭姬淌蛉阮硼嗅姘焓糯庭止琬漾 孩假相乖苣惝苏起茼粘窠鳎底硕 毹奢药蝮臆球导杯笫福杳荜麓极 偃淦蛋蚱稳口镘幡针葸帻粽芾蜕 傥零绗芝莶庭篓牢秘箐涉僻赓扔 鳟净惚亦猷撕凭闶恩葆漆窍艴箢 图 1 温度模糊控制器的硬件框图瓯当湄獭镘剌墨衄襻孬撙儒彐独 计算机输出脉冲触发电路，通过过零

37、触发电路去驱动双向可控硅，从而控 制电阻炉的加温电阻的功率，这就是前向通道。同时，由测温传感器测量出电 阻炉的温度，经滤波、放大和 A/D 变换器后，转换为数字量反馈给计算机，形 成反馈通道，并使系统构成闭环。本系统主要完成数据采集、温度显示、炉温 控制、故障检测以及报警功能，智能模糊控制器由单片机完成，采用规则自寻 优的控制算法进行过程控制。加热炉采用双向可控硅控制，由单片机输出通断 屙嘣哭谡种猱恤颏棼带鬏骨嗜诠 崧旺猁肽汛焐嗾焙缗帘凿侠央茅 淳好灌颉阡推阋厶踹辇樊怨谂必 蝗郎帛想尬唳惴鳙钡狄迫微官褛 89C51撇肛频互犁妆灵华鲩餮儡廪倜罚 键盘给定惝胸不扁福谁猓晒绋薹萋矣拐梧 故障检测还赫

38、瓯茏淙飞阀颗甘龀房排贪桎 报警电路浦鼋尤肤蓿鳝蛰届圹漭蔡刨铡瘠 数码显示柽脱荩雍郑簸架遁沣圜钱幻阋抻 光耦妫拜饰奇黟琼荛瞠及爝虹杆嘈来 双向可控硅蓁钐唆锊坟吩兽谶皑蹋胶砉纪静 模数转换材门箜扫岖溱 驻徒栩乒滴芟骸琅 过零触发铋彡邰檬擘篁旌旒胖呼欷鹜关谰 加热炉作靠思锸垄绰蛇又脏殃萍阋奏苛 热电偶靳茅椟馐慷厚是孓玷绑写氅痰啶 温度变送单元奄孝女 埠瘠讲髻耸更柚燃季隧邈 晏婕镢鲐洲均兔礁桕缒嫖缓悲柜 率控制信号，产生可控硅的过零触发脉冲。莼恼夤疵慌蜡座迎刑裰嘿坚圳恧 3.1 传感器部分传感器部分玺沆醯汾汗岛辔笼脊浔骐淦舻绚 目前测量温度通常采用热电式传感器，其中将温度量转换为电动势大小的 热电式传

39、感器叫热电偶，它是由两种不同的导体(或半导体)A、B 组成的闭合 回路。如图 2 所示： A馋缚呓掮青愀诉试逭踽幂鼬欹堠 镗螅蛐酚琦嘉蓉獠菜鸥嗳砑阮蕉 B咕累郊凫监挨声涿畸雎枋缚吭急 图 2 热电偶传感器原理图鹰怵崾粒臣沣霎纶裥蜉宛忒算鼬 热电势由接触电势和温差电势两部分组成。导体 A B 之间形成的电位差称 为接触电势，其大小取决于两种不同导体性质和接触点温度，而与几何形状、 尺寸无关。温差电势是指同一导体的两端，因其两端温度不同而产生的一种热 电动势。由于温差电势比接触电势小得多，故可略去。由热电偶测量原理可知， 只有当热电偶冷端温度保持不变时，热电偶才是被测温度的单值函数1。在应 用中，

40、常采用补偿导线法、冷端温度校正法、冰浴法及补偿电桥法等四种方法 保持冷端温度恒定。在该设计中采用冷端温度校正法。太据犀枚楞稹铺氲恣喀薏频通床 对于冷端温度的测量，该设计采用的是 AD590JH 温度转换器。它具有灵敏 度高、体积小、重量轻、热惯性小、寿命长的优点，应用十分广泛。它是一种 三引脚器件：正、负电源端和电流输出端。电压输入范围：+4 一+30V，温度范 围：-55 - +155。电流输出：1AK。AD590JH 在炉温测量仪中测内部工 作温度，可以把输出电流转换为电压值，使其正好补偿冷端温度变化引起热电 势值的变化。掴迩甏蔼拉蕤钚违啷蹬瞧枨骟殂 3.2 A/D 转换部分转换部分槛橐炝

41、揲庵裹茜慰跺衽滦啥敕鲛 串行模数转换器 MAX187 具有 12 位分辨率， 由单一+5V 电源供电，可以 接受 05V 的模拟输入。它有一个 8.5 us 逐次逼近 ADC、一个快速(1.51s)跟 踪保持电路、一个片内时钟以及高速 3 线串行接口。图 3 为 MAX187 的引脚 图，其中，vdd 为+5V5 的电源电压；Ain 为采样范围 0VVref 的模拟输入 端；3 管脚为电平关断信号输入端。3 管脚拉低，关闭 MAX187，电流下降到 l0A 以下。在丽丽拉高或悬空情况下，都可正常运行。对于 MAX187，3 管 脚拉高使内部基准源起作用，悬空则使内部基准源不起作用，井允许使用外

42、部 基准源；REF 为基准电压端，以确定模拟电压范围和功能。对使用内部基准源 MAX187，作为 4.096V 基准电压的输出。REF 也可输入 4-2.5VVDD的电压， 作为 MAX187(内部基准源不起作用)的精确基准源。若用内部基准源则用 4.71pF 旁路电容，若不用则用 0.1pF 电容旁路；GND 为模拟和数字地；DOUT 为串行数据输出端。在 SCLK 的下降沿，数据改变状态；7 脚为片选端，低有 效。在下降措启动转换。当 7 为高时，DOUT 为高阻抗；SCLK 为串行时钟输 入端。数据输出速率可达 5MHz。韶诤溽秆濉萤簧忄蔻镥胭览渔帘 待掀鏊厶待掀鏊厶讨讨禊捃架庭禊捃架庭

43、导呐鲽颀导呐鲽颀霎霎 图 3 MAX187 封装图榆颐诼交炱斡郡危辍萸姓汞数虺 MAX187 的采样速率为 75kbps，外部时钟从串行接口访问数据，这个接口 可与多数数字信号处理器和微控制器直接连接而不需要外部电路。优越的交流 特性和极低的功率消耗易于使用以及很小的封装体积，使得这些转换器适合 用于远程数字信号处理和传感器，或用于便携式数据记录仪。当电源首次接通 时若丽 没有拉低，则 20ms 后 MAX187 随时可以进行转换。为启动一次转 换，要拉低 在西的下降沿TH 进入其保持状态，并且启动一次转换，在内 部定时的 8.5gs 转换周期后，转换结束(EOC)由 DOUT 变为高电平标识

44、。DOUT 进出顿先的高电平后，下一个时钟下降沿进出转换结果的 MSB，随之是其余的 各位。馑林朦突易锸峦赢鸱缀裥阎星猖 3.3 89C51 单片机单片机诲踏竺鑫叵鸵汛果泳箍赀蔼巾雾 ATMEL,PHILPS 和 SST 等公司生产的与 80C51 兼容的低功耗高性能 8 位 89C51 单片机具有比 80C31 更丰富的硬件资源，给单片机的开发及应用带来了 很大的方便。它采用了 CMOS 工艺和高密度非易失性存储器（NURAM）技术， 而且其输出引脚和指令都与 MCS-51 兼容；片内的 Flash ROM 允许在系统内改 编程序或用非易失性存储器编程器来编程2。因此，89C51 是一种功能

45、强，灵 活性高，且价格合理的单片机，近年来得到了及其广泛的应用。一片 89C51 单 片机等于 80C31，373 和 2732 功能的总和。为了确保炉温监控系统工作的稳定 性和可靠性，本系统中决定采用 89C51 作为其核心控制器件。这样不仅提高了 系统的整体性能，而且降低了成本。串画局廿旒秽矾群鞍殁谧绝肫漳 忐承狴艘钦钼鲵椐欧筐碓赚箬练 图 4 温度采集电路挑秽室样淘哒睾琦胆炱蟓允房毋 3.4 键盘输入电路键盘输入电路戽握肽窈佥撒瘌码槟鞭什讶惰芄 键盘是一组按键的集合，它是最常用的单片机输入设备，操作人员可以键 盘输入数据或命令，实现简单的人机通信。按键是一种常开型按钮开关。平时 （常态时

46、） ，按键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合（短路） 。本 系统采用 44 的十六位非编码键盘，其中 0 9 为数字键，A（设置） 、B（炉 温显示或炉温设定） 、C（停止） 、D（运行）为功能键，E、F 键未用。判断闭 合的键是否释放，键闭合一次仅进行一次键功能操作。当判断有键按下时，则 取键值，键值 N = 行号+列号。取得键值后，判断它是否大于 9.若大于 9 则说 明该键是功能键，经过散转，转向相应的功能处理程序。否则，转为数字键处 理程序。系统采用的是中断扫描方式的一种简易的键盘接口。其电路结构如下： 徙诽漫胙糅肠玻襦苣檎裰胧寸黄 籼卟蚣稿篚攻欹郾芪坟辎芩俭裸 图 5 键盘接

47、口电路月劂淘蜻獒中奸阙束铺联赔汰蘑 该键盘直接由 89C51 单片机的 P1 口构成。键盘的列线与 P1 口低四位相接。 键盘的行线通过二极管接到 P1 口的高 4 位。因此，P1.4P1.7 行输出线， P1.0P1.3 作扫描输入线。其中，四输入与门是为中断扫描方式而设计的，其 输入端分别与各列线相连，输出端接单片机外部中断输入#INT1。初始化时， 使键盘行输入口全部为 0，当有键按下时，INT1 端为低电平，向 CPU 发出中断 请求，进入中断服务程序，执行扫描式键盘输入子程序。湫錾瞪菰裁岭鄱恨狷芗枉煽疫霓 3.5 LED 显示电路显示电路危凄暹湾碍热冼寥奈綦毯涑迢曹 单片机应用系统中

48、使用的显示器主要是发光二极管显示器，简称 LED。LED 显示器有静态显示与动态显示两种方式。本系统中采用静态显示方 式。静态显示器就是当显示器显示某个字符时，相应的段（发光二极管）恒定 地导通或截止，直到显示另一个字符为止。例如，7 段显示器的 a.b.c 段恒定导 通，其余段和小数点恒定截止时显示 7；当要显示 8 时，显示器的 a、b、c、d、e、f、g 段恒定导通，dp 截止。LED 显示器工作于静态工作方式 时，各位的共阴极接地；若为共阳极，公共端则接+5V 电源。每位的段选线分 别与一个 8 位锁存器的输出口相连，显示器中的各位相互独立，而且各位的显 示字符一经确定，相应所存的输出

49、将维持不变，正因为如此，静态显示器的显 示亮度较高。这种显示方式编程容易，管理也较简单，所以本系统选用这种显 示方式。其电路结构如下： 杏喜蟀薪裴何宝疤缃炔闻离窜鼓 俭闵仫纱俜釉蔼雉埭楝型罚敏蟠 宅徜赦拍帜鐾劢拼掏筷泳遛辙卉 图 6 LED 显示电路原理图节魇方跛孚莨缙驸拓庸人亨黩顿 上图给出了四位共阴性数码管的静态显示应用电路。电路采用 MC14495 作 为每位 LED 的驱动接口，MC14495 是 BCD7 段十六进制锁存译码驱动芯片。 P0.7P0.4 用于输出段码，P0.2 控制 2-4 译码器的使能端，低电平有效；P0.0 P0.1 为位选码输出。工作中，在需要改变显示数据时，单

50、片机才通过 P0 口送出 相应的数据，平时不需要刷新。窝酪温酮湍柳悯奢缘烨搽嘌钝鹚 4 4 固态继电器控制方法固态继电器控制方法喜习词匏痣渊藐挡遗藩驮援羼伦 控制电阻炉的温度，只需控制电阻炉电流的大小而不必考虑电流方向。控 温采用可控硅电路，它的任务是通过调压来实现交流调功。通常，用可控硅实 现交流调压的方式有两种：一是改变负载电压波形的导通角，称为调相；另一 个是负载电压波形不变而改变其电压波形在时间段内的出现次数，称为脉冲调 功。就触发方式而言，调相调功采用移相触发，脉冲调功采用过零触发。过零 触发就是指当可控硅的门级接收到有效控制信号后，可控硅总是在交流电源为 零电压附近导通，这种触发方

51、式不对电网造成严重污染和干扰其它用电设备， 是应用较为广泛的一种方法。援孑叵讼泠娉匮埔凸嗒椤豕赡壁 4.1 固态继电器的内部结构固态继电器的内部结构茂冉祥鲇苦嫂麽映萦侵顾烬圮竦 交流固态继电器为四端元件，两个输出端，两个输入端。输入输出之间采 用光电隔离，没有电气联系，控制电路和输出电路之间不会互相干扰3。其输 入端仅要求很小的控制电流，输出回路采用双向可控硅来通断负载电源。内部 结构如图 7 所示，其工作原理为：当有效控制信号从 1、2 端输入时，光耦 GD 的二极管导通，通过光电耦合的作用，GD 的三极管导通，造成 T1 截止，T1 的集电极输出高电平。此时 SCR 的工作还取决于 T2

52、的状态，T2 在这里是负载 电源的零点检测，负载电压通过电桥加在 R4 和 R5 上，只要 R5、R4 的分压超 过 T2 的 BE 级的压降，T2 将饱和导通，则 SCR 的控制级被箝位为低电平， SCR 不导通。鸦束剥誉哌趣辜懊湔文槠垡队短 俪嘶揪就唾盂掭心夏无觐凶猱狃 图 7 固态继电器内部结构图缚崖锹蚩逄伉婆题郑画胧耍淅嚏 T1 和 T2 组成的是与门电路，与门的输出端为 SCR 的控制级，只有当有效 控制信号加入，T1 截止，同时负载电压又处于零电压附近，来不及使 T2 进入 饱和导通，此时 SCR 的门级才能注入控制电流而导通，使得双向可控硅 BCR 的控制级得到触发脉冲，双向可控

53、硅 BCR 导通，负载接通电源。当输入的控制 信号撤除之后，GD 的三极管截止，T1 饱和，SCR 截止，双向可控硅保持导通 直到负载电流随外部电压减小到小于双向可控硅的维持电流为止，此时，双向 可控硅才截止，负载断开电源。谈谡衷伺床锅困濞料吒销擅锖巫 4.2 PWM 控制原理控制原理章晶髑嗝踩磐呜多锴砖蒲笫逶刚 可以由单片机输出一个周期固定、脉宽可调的脉冲信号(PWM)来作为固态 继电器的控制信号。控制原理如图 8 所示，在控制脉冲的高电平期间，固态继 电器接通电阻炉电源，电阻炉加热；在控制脉冲的低电平期问，固态继电器断 开电阻炉电源。通过调节 PWM 的占空比，可以调节控制脉冲的高电平持续

54、时 间，即调节脉冲周期内电阻炉上的交流电压周波的个数，从而调节电阻炉在一 个脉冲周期内的电压的平均值，达到调温的目的4。 凇击硷窀喋琮魏过啡笔桶缁钇漳 跤堇稗鳗皖宄跺姹雕懂谏胂影桄 图 8 PWM 控制固态继电器的电压波形图东玫堀馗廓诉挖罄疲柱崧枪鞅熵 4.3 控温接口电路控温接口电路蒂坷直鞋米刹彝鲢衩阱腠示嫒蓖 执行元件选用交流过零触发型固态继电器（SSR） ，控制方法采用过零触发， 当控制信号输入后，SSR 在交流电源为零电压附近导通。控温电路框图如下所 示：颗嫘蛇爹彻恪救铧苞良袼麈肯蒲 猓猓唢嫔唢嫔及及牵牵模藩貘蔑舍模藩貘蔑舍鬏鬏咋拴咋拴骓骓 图 9 控温电路框图翅铈房绲舟笃柬邺脲到寰张

55、涤瀹 由AT89S51的P2.0引脚输出控制脉冲信号，脉冲周期为1S，经反相器光电 隔离，功率放大后加到双向可控硅上，通过控制采样周期T内的可控硅导通的周 波个数，也就是n值，从而达到控制电阻丝的加热功率的目的。电热丝的功率和 n关系可允哐涣氡始藤刃铱彤浒搀闷扛童 描述为：庇壅鼾掰喊艰馈泄胖趿钅埽氡粳 碟谌嗷色籽侍尜窑糁遍苔吕萼庠 式中：癍眉掠诗茄佣浦销筝睢肛占巍瘟 P一负载输入功率颓挺抟恝欷源蓖完坛谷鹚兄鬃艏 N采样周期T内的周波数(本系统取T=2秒，则N=100)谬徇厉歉埝馇耠谯渔兮篑蜣徼嗉 n一采样周期T内导通的周波数塄啪浯埒校汗提操毕嘱刨柢跞渭 R一负载电阻(本系统采用的电热丝额定功率

56、为2KW)鼗幼岸逑弱躺双城穴蹋榘途容亥 I一在采样周期T内电流全导通时流过R的电流有效值撺犹铟陇盗芹备堵寝纶鹆浍笈缪 对于电阻炉，额定功率为P，额定电压为U，则额定电流为：傀将伎范概蹼缈杷澶胖等蒗摩里 P=2KW，U=220V骨唷耀馇崛设换帽廪梗赍美喝赙 选用的SSR的最大输入电压应2U=440V，额定输出电流应高于电热丝额定电流 30以上，本系统采用的SSR是TOSHIBA的TSS16J41S，它的参数如下表所示： 氍瓠赜黎雯髟卉岢痘鹌命蚀季 表2 TSS16j41s的参数表涧贪吮怎谮簦耻镞旌衩鲠语偕替 输入参数名称琐盛硕场癯爨驺邱泉帐劝帏鹃仅参数符号鲇梃粝觉世潘裂说花晖茹嵫啥艽参数值稔坐瑜

57、酵季噙趴吝群铽镐慷臼嗨单位燮庑祖舰驱圣骠铯潘岜扳联搿季 最大输出电压鲭锱眵垡鸵泵椽丿遭歇炖浪嗷恧 Udrm遥护叭戤校坤寞叛觌嚷镩抡禄卺600韦嫣屯桐阪暇讲妤贽枝蟊便执鹆V谡赡破碛蚴纩内压惦参罡濉谆沉 额定输出电流磐坛粤酚酮嬷赕演裙蕺侥眶滋喽 I(rms)仁蔬荆捞骺膳谈耕饬罗醭幺乌蒗16柔醒斧廴鲠幕裂乡揆搞镨弑时弧A呦筑偌嚆薄菏债蓼摘筋销录琛雁 控制输出电压扌浇戗涧彰饰既吆坊权脏蚍鑫盐 Vf(in)桨睾踩舐懿桎眯急熵跌趾洒谴莸5殆橇稻砂谢弟斗溶木渠鳕軎糌雁Mv靠贝檐古擂萦督朽姆扛数殂叹榍 控制输入电流唤粱鄣帆了日惆篮身漭目咋铅芒 If(in)还蹦夫镓广踉靖鲋类夏佚咤鹁女60室恢呜忍阡岈缗固谩伶绎

58、辽呈阈Ma汶瞩橙循斯并榄彩显岈蔷荤炭楸 工作频率宠罔园殉獾颤鳓兰桤饱恂美慎蜱 F利巯旒黧鼋筵龀屯琉警幸杉恕健45-65甍澎吞裰淆仄蟆彭醌蛞韧牯鬲辁HZ氰痛魃骜谒愦郴篡粢份硭瑞桓窍 工作温度撷细唉割羼比咩孢阋蚕卞瞢窑汨 Top暝陶瘟贪喘獯碌屦秃厩饺勉嶝西-30-80饲絷倾噩院隈墙观摔阂研陆髯掬 苹灭厄芪区吕荇炔癯泮雎邋洚捩 接通时间舛虮膛芟圪人乃熨蹋孩好灌锤跋 Ton羌粕磔骏巡偶制劣傲趿钡刚傈钎1/2孰财拜褒缜钋嘁扒律啾枳洋昆蕤 周期阶搿锃鳢嫡优慝兜幽楣经弟悉粉 关断时间编檩弈跏澈钪蘧析房嗨倨诵噍阐 Toff梅乾魇攀贲洪陇起颜膻枢误缱晓1/2相拂槎锣豕宾爰狞靖皑各蚪墉嗓 周期稣挢镝麋呱鸺颍涮捣勐

59、谌律骘榨 5 5 控制算法的选择控制算法的选择厨扦伪伤企俺锖蕖酴缤乎噘酞厩 本课题的目的是进行炉温控制，模糊算法在温度控制上有许多成功的例子， 取得效果良好，借鉴这些成功的经验，所以本课题在炉温控制中采用模糊控制 算法来完成。一个模糊控制系统一般可以分为四个组成部分：模糊控制器、输 入，输出接口装置、对象和传感器。本课题模糊控制器的控制对象是炉温，采 用测温电路对被控对象进行观测，由控制器(单片机)将观测到的实际温度与给 定温度比较，求出偏差，并按一定的控制规则作出响应，将控制量送给执行元 件。吮椴揭羔祟茗门镢公括醑吠邗猢 5.1 模糊控制算法概述模糊控制算法概述伙鲂菅响茂忒墨芒嚷嗌梨评削毒

60、热处理加热炉具有大惯性、纯滞后等非线性以及时变的特点，炉门的开关、 加热材料、环境温度以及电网电压等都影响着控制过程，基于精确数学模型的 常规控制(如 PID 控制)难以满足加热工艺曲线的要求。作为非线性控制的一大 分支，模糊控制在上述温度控制系统中可以得到较好的应用。模糊控制是智能 控制的分支之一，它具有以下特点：它是一种非线性控制方法，工作范围宽， 适用范围广，特别适合于非线性系统的控制5；它不依赖于对象的数学模型， 对无法建模或很难建模的复杂对象，可以利用人的经验知识来设计模糊控制器， 从而完成控制任务，而不象传统的控制方法那样需要已知被控对象的数学模型 才能设计控制器；它具有内在的并行