炉温控制系统

1、炉温限制系统摘要：温度是工业生产中常见的工艺参数之一,任何物理变化和化学反响过 程都与温度密切相关,因此温度限制是生产自动化的重要任务. 对于不同生产情 况和工艺要求下的温度限制,所采用的加热方式,燃料,限制方案也有所不同. 随着集成电路技术的开展,单片微型计算机的功能也不断增强,许多高性能的新 型机种不断涌现出来.本文主要介绍了利用8051为主限制电路实现的炉温调节限制系统, 详细阐述 了系统的功能,硬件组成以及软件设计,利用热电偶采集温度信号经 A/D转换 器转化后与给定信号送入微机系统,系统分析限制算法,信号再经 D/A转换后 限制调节可控硅限制器来改变炉内的温度.关键字：8051;可控

2、硅；热电偶；转换器 设计要求一进行化学纤维加热的炉体,温度要求800.C左右,加热方式是把电阻丝绕 炉体周边,通220V市电加热.功率大约为5000W.试按以下要求设计其限制系 统.(1)温度要求不大于1%,设计单回路限制系统选择限制计算机及仪表；选用可控硅限制；设计限制算法；画出原理框图(2)如果要求温度不大于0.5%,怎样设计限制系统说明解决方案；画出原理框图(3)预算一下两种情况工程本钱,说明在保证可靠情况下如何降低本钱 1设计方案温度限制系统的硬件设计框图如图1所示.用热电偶来检测炉的温度,将炉 温转变成毫伏级的电压信号,经温度变送器放大并转换成电流信号.由电阻网络讲电流信号变成电压信

3、号,送入A/D转换器,通过采样和模数转换,所检测到的 电压信号和炉温给定值的电压信号都转换成数质量送入单片机进行比拟,其差值即为实际炉温和给定炉温的偏差,以单片机为核心的数字PID限制器对偏差根据 给定的方法运算,运算结果送DAC0832专换成模拟电压,经功率放大器放大后送 入品闸管调压器,触发晶闸管并改变其导通角的大小,从而限制电阻炉的加温电 压,起到炉温调节的作用图1温度限制原理框图2方案所采用的仪器(1)测温电路采用K型热电偶.K型也即锲铭一锲硅热电偶,它是一种能测 量较高温度的廉价热偶.由于这种合金具有较好的高温抗氧化性, 可适用于氧化 性或中性介质中.它可长期测量 1000度的高温,

4、短期可测到1200度.它比S 型热偶要廉价很多,它的重复性很好,产生的热电势大,因而灵敏度很高,而且 它的线性很好.(2)放大电路采用LTC2053放大仪器.作为热电偶放大器必须满足一些特 殊要求,通常采用的K型热电偶的灵敏度为40.6g,而电路的输出一般要求为 10mV/ C,因此,要选用额定增益为246的精密放大器.另外,热电偶一般容 易受到工业环境中电子噪声的影晌,因此,仪用放大器允许输入不同的电压有助 于消除由于共模噪声引起的误差.为了防止出故障,采取的保护举措是不能让热 电偶无意识地接触到瞬变电源或高电压,但保护举措不能兼顾到精度.LTC2053有满足这些要求的补偿特性,它在任何引脚

5、上都可以承受10mA的故障电流.10MQ凡ToOOluF2G _L甚 a0.001图2放大电路电路中LTC1025对热电偶进行温度补偿,保证在各种环境条件下温度的测量 精度,并要靠近热电偶的节点安装,以便对温度进行最正确的跟踪.LTC1025M不同的环境温度输出相应的电压,输出灵敏度为 10m,C,因此,0c时输出电压 为10mV室温25C时输出250mV测量探头温度相应的电压是补偿电压和被 放大的热电偶电压之和,补偿电路的输出端与 LTC2053的REF5脚输入端连 接的所有这一切都要加上这两种电压. 对于这种电路结构,考虑的仅是校正的电 压必需能供出或吸收反响电阻中电流.由于,LTC1025只供出电流,因此,可采用缓冲器LTC2050驱动REF LTC2050是一种零漂移的运算放大器.采用单电源 的缺点是,对于