温度检测与控制实验系统论文

温度检测与控制实验系统论文摘要本文介绍了一个简单的温度检测与控制系统的设计。该系统的被控对象为小型加热炉，供电电压为220VAC，功率2KW，被测温度1200度，误差不超过±1℃。本设计通过热电偶测量加热炉内液体的温度，将热电偶的输出信号直接传输到调节器，该调节器内部集成有变送器，并且可设定给定温度值，本实验为1200度。调节器将偏差信号输出到可控硅调功器，可改变晶闸管导通时间，从而调节输出平均电压的大小，实现加热炉温度的控制。关键词:热电偶调节器可控硅调功器WRP-131WRP2-131＜360SΦ25WRQ-130WRQ2-130R0-1300＜150SΦ16WRQ-131WRQ2-131＜360SΦ25WRR-130WRR2-130B0-1600刚玉管＜150SΦ16WRR-131WRR2-131＜360SΦ25表二型号及规格应系统要求，可选择WRP-130，热响应时间小于150s的Ｉ级热电偶。2.2调节器本设计采用数字调节器，内集成有变送器，可直接接热电偶，将调节后的信号转换为4-20MA或1-5V的标准信号输出。数字调节器具有如下一些优点。（1）功能丰富——调节灵活方便，在相同硬件配置下利用程序可实现多种功能。（软件实现）（2）自诊断功能——可在运行中及时发现自身故障，避免误侧误控。（3）数据通信功能——可组网增加信息量，扩大传输距离，易于集中监测。（数据总线）（4）高性价比——在尺寸、功耗、价格方面相对模拟仪表具有明显优势。本设计选择SPLC型数字指示调节器，其规格说明如下：1.构成：正面板：图一正面板侧面板（调整版）：图二侧面板2.主要功能（1）指示、给定、操作功能（2）控制功能：包括PV上/下限报警、输入补偿、输出跟踪等（3）运算功能：包括基本运算、带设备编号的运算、条件判断、寄存器移位。（4）程序功能：主程序—99步，子程序—99步，最多可有30个子程序。设备—编程器SPRG，语言—POL语言，低速扫描（周期为0.2s），最多执行240步。高速扫描（周期为0.1s），最多执行66步。（5）通信功能：SLPC调节器和SCMS运算站的通信还有与上位机的通信。（6）停电处理功能（7）自诊断功能3.结构图图三结构图（1）CPU采用8位微处理器8085A，10MHZ、0.2s控制周期（最多可运行240步）。（2）系统软件和用户程序存入内部32KEPROM。（3）现场设定数据及中间结果存入内部2KRAM。（4）5个模拟输入端，可以同时接受5路1~5V直流电平信号。（5）3个模拟输出端，1路4~20mA电流输出驱动执行器，2路1~5V联络信号。（6）6个开关量输入/输出端，利用三态门电路切换输入、输出方式。2.3执行器根据系统要求执行器选择可控硅调功器。可控硅调功器就是一种以可控硅（晶闸管）为基础，以智能数字控制电路为核心的电源功率控制电器。BHC6M-1三相通用型可控硅调压器是移相型的电力控制器，其核心部件采用国外生产的高性能、高可靠性的军品级可控硅触发专用集成电路。输出触发脉冲具有极高的对称性及稳定性，且不随环境温度变化，使用中不需要对脉冲对称度及限位进行调整。现场调试一般不需要示波器即可完成。它可广泛的应用于工业各领域的电压电流调节，适用于电阻性负载、电感性负载、变压器一次侧及各种整流装置等。主要应用领域：盐浴炉、工频感应炉、淬火炉温控；热处理炉温控；玻璃生产过程温控；金刚石压机加热；大功率充磁/退磁设备；半导体工业舟蒸发源；航空电源调压；真空磁控溅射电源；纺织机械；水晶石生产；粉末冶金机械；隧道电窑集散温控系统；彩色显像管生产设备；冶金机械设备；交直流电机拖动；石油化工机械；电压、电流、功率、灯光等无级平滑调节，恒压恒流恒功率控制等领域。1.特点可用于主电路电源为1~450V、电源频率为50HZ/60HZ电网，特殊电压要求可定制（AC1V~2400V）。同步电压范围宽AC1V~AC2400V。采用移相式触发方式、适用于阻性负载、感性负载、变压器一次侧等各种负载类型。能与国内外各种控制仪表、微机的输出信号直接接口。一台仪表可以同时控制多台触发板。具有软启动功能，减少对电网的冲击干扰，使主电路更加安全可靠。脉冲输出对称度小于0.1度。2.正常使用条件海拔不超过2000米。工作环境温度-30℃~55℃。空气最大相对湿度不超过90%。运行地点无导电及爆炸性尘埃，无腐蚀金属及破坏绝缘的气体或蒸汽。无剧烈震动和冲击3.技术规格额定输入电压三相380V、50/60Hz特殊电压要求可定制输入电压范围额定输入电压的15%可触发可控硅额定电流5A~20000A负载性质阻性、一般感性、纯感性、变压器一次侧、二次侧、电感线圈等大电感负载输入控制信号4~20mA②0~10Ma③0~5V④1~5V⑤0~10v手动电位器控制过流保护输出电流≥1.8倍额定值时，10ms内截止输出响应速度半个周波之内10ms可控硅过热保护装置温度≥75℃时，截止输出控制电源功率≤10W软启动时间（可变）0~60S最大外型尺寸272×147×35mm4.接线端子说明及所对应主电路接线：图四接线图5.组合接线方式：手动自动切换控制方式手动控制方式自动控制方式图五接线方式图6.主电路接线图：接线端子A、B、C要与触发信号相对接线端子A、B、C要与触发信号相对应。图六三相交流调压接线图（负载△形接法）接线端子A、B、C要与触发信号相对应。接线端子A、B、C要与触发信号相对应。接线端子A、B、C要与触发信号相对应。接线端子A、B、C要与触发信号相对应。图九三相半控桥式共阴极整流电路接线图图十三相半控桥式共阳极整流电路接线图7.三相交流焊机变压器原边控制：图十一三相交流焊机变压器8.三相双反星型电焊机控制图十二三相双反星型电焊机第四章系统结构图图十三系统结构图本系统中，检测单元为热电偶，调节器为集成变送器的数字调节器，执行器为可控硅调功器，被控对象为加热炉，被控参数为温度。第五章总结本课程设计设计了一个温度检测与控制系统。本次课程设计通过一个实际课题给了我一个理论联系实际的机会，锻炼了自己的设计能力，帮助了的正确的设计思想。通过这次设计还使我学会了充分发挥自己的主观能动性，运用所学过的知识及上网查资料来解决实际问题。提高了自己的实际动手能力、综合实验技能以及独立进行工程设计和科学实验的能力，对于培养自己严谨的科学作风也是一个极好的锻炼。另外，本次课程设计也为我今后的毕业设计奠定了基础，是建立良好设计思路的开始。感谢老师给我这次锻炼的机会，使我受益匪浅。参考文献【1】姜忠良、陈秀云编著．温度的测量与控制．北京：清华大学出版社，2005

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【8】[西德]

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附录一：开设试验（一）温度检测与控制系统性能的测试及分析1实验目的（1）了解温度检测与控制系统的原理及使用方法（2）学会对温度检测与控制系统的性能测试2实验要求实验要求通过测试加热到一定温度时需要的时间来反应系统的响应速度，通过观察系统受到干扰后恢复稳定的能力来反应系统的稳定性，干扰信号通过调节给定温度来模拟。3实验步骤（1）将系统接上220V交流电源并开启系统（2）设定调节器的给定温度为1200度，让加热炉开始加温，同时并记录加热到1200度时所用时间t。（3）把调节器给定温度分别设定为1180度、1160度、1140度、1120度，观察系统能否恢复稳定性并记录恢复稳定性所需要的时间。（二）绘制温度检测与控制系统的温度时间曲线1实验目的（1）了解控制