电阻炉温度监控系统设计开题报告

1、本课题的研究目的及意义 电阻炉拥有结构简单、价格低廉、操作方便等特点致使电阻炉在生活生产中应 用的十分广泛， 在工业生产中电阻炉广泛应用于钢铁的热处理工艺， 如正火、 回火、 淬火、退火以及常规热处理等，而热处理过程中温度控制的效果往往对产品的生产 效率以及质量具有重大的直接影响，电阻炉温度又具有非线性、大惯性、大滞后的 特点，如果在温度控制的过程中没有合适的控温而使超调量过大，而电阻炉没有有 效地方法进行冷却，而是靠自然冷却，如果控制不当，导致超调过大，便会致使整 个生产、工作效率低下。不同的热处理所需求的温度以及温度偏差和升温速度要求 均有所不同，而炉内温度的均匀性也会对热处理材料的性能产生重大的影响；因此 能设计出一个温度控制精度高、升温迅速、温度梯度均匀的电阻炉不仅能够提高工 厂生产效率而且能够使产品有良好的质量保障，对生产生活具有重大的意义。 单片机具有其体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、价格便宜等优点，广 泛应用于仪器仪表、工业控制中，本文正是基于单片机设计温度采集模块和温度控 制模块，合理设计出总体方案并具体原器件选型，然后选择系统控制方法，并对各 个模块进行软件编程，传统的温度控制的发展经历了定值开关控制、PID 控制、智 能控制，定值开关控制方式简单无法控制温度变化的滞后及惯性，超调量大，会出 现振荡；而 PID 控制方式现阶段在国内比较成熟，而且国内所普遍使用的正是 PID 控制， PID 虽然好用，但是 PID 控制的缺陷在于 P、I、D 参数决定了控制的效果， 而炉温控制影响因素较多(温度滞后、大惯性、外部因素导致温度可变) ,致使参 数的调试十分不便，而且环境一旦改变，参数可能会重调的缺点，实际生产生活中 PID 控制热处理炉等小型炉的温度效果比较好而在大型工业炉的控制中，效果并不 明显；模糊控制是一种比较先进的控制方式，其并不基于数学模型，但其发展还算 是比较新颖还不够完善，国内也是进行简单的模糊控制；国外其他的智能控制方法 还包括神经控制，专家控制等，定值控制方法的精度较低，PID 控制方法的精度又 要高一些，智能控制精度最高。本设计电炉精度没有高要求，因此在设计设采用一 般的控制方法并结合温度检测模块、温度控制模块及其他相关模块完成电阻炉的设 计,最后通过仿真来验证实验的正确性、合理性，并绘制出相关 PCB 图、电路原理