煤气退火炉控制系统设计.doc

目 录1. 设计内容...................................................................................................................................12．总体方案设计 ..............................................................................................................................32.1.系统设计方案的提出 ..........................................................................................................32.2.方案比较及确定 ..................................................................................................................43. 控制系统的设计.........................................................................................................................64．系统硬件设计 ..............................................................................................................................74.1.系统硬件电路设计 ..............................................................................................................74.2 单元模块设计 ......................................................................................................................74.2.1.电源模块 .........................................................................................................................74.2.2. 控制模块 .......................................................................................................................84.2.3.执行模块 .........................................................................................................................94.2.4.温度采集模块 .................................................................................................................94.2.5.显示模块 .......................................................................................................................114.3.元器件清单 ........................................................................................................................125.系统软件设计 ...............................................................................................................................135.1.软件流程图 ........................................................................................................................137.总结 ...............................................................................................................................................158.参考文献 .......................................................................................................................................189.程序...............................................................................................................................................191.设计内容煤气罩式退火炉主要用于对冷轧钢板进行热处理，采用高炉煤气作为燃料。

炉体分内罩和外罩，在内罩内放入退火钢卷，并投入保护性气体防止氧化燃烧在内罩和外罩之间进行12 个喷嘴分为上下两层，每层 6 个环绕排列煤气和空气的喷燃比由连接两个阀门的连杆所固定，这样在燃烧时，其空燃比不变煤气和空气阀均为蝶阀，由一台电动执行器通过连杆共同带动设计系统保护气体温度为输入及控制量，以电动执行器带动的蝶阀开度（对应于煤气输入量）为输出的一个单输入单输出的温度控制系统设计系统要求温度在升温、保温过程中按一定的工艺曲线升温和保温，在 400℃温度内，保护气体温度在供气阀门开到最大情况下，以自由升温的速率再最短的时间内升到400℃从 400℃开始到 700℃的保温点，温度按 45~75℃/h 的速率上升，此段为升温段到达 700℃点，则开始进入保温段，以 700℃为恒值温度进行保温钢卷保温一定时间后停火，进入降温段，而降温过程为自由降温，在此段中温控系统停用选择合适的控制算法进行控制2．总体方案设计2.1.系统设计方案的提出本设计是基于 51 单片机的控制及显示电路设计，从系统的设计功能上看，系 统 可 分 为 五大 部 分 ，即控制部分、传感器部分、数字显示部分、电源部分和执行部分，对于每一个部分都有不同的设计方案，起初我们组拟订了下面两种方案：1．控制部分(1)AT89C52 单片机（2）其他2．传感器部分(1) （J 型热电偶）铁-铜镍热电偶(2) （T 型热电偶）铜-铜镍热电偶3.数字显示部分(1) 采用 LED 数码管显示，利用多个数码管来显示数字。

2)LCD 液晶屏显示4．电源部分：(1)购买开关电源2）自制电源5.执行部分（1）用交流电机2）用直流电机，采用集成芯片 LM298 与 LM297 组成驱动电路2.2.方案比较及确定（1）本设计中我们采用 AT89C52 单片机作为主控芯片，A T89C52 是 51 系 列 单 片 机 的 一 个型 号 ， 它 是 ATMEL 公 司 生 产 的 AT89C52 是 一 个 低 电 压 ， 高 性 能 CMOS 8 位 单 片 机 ，而 且 可 编 程 性 好 2） J 型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,广为用户所采用其温度范围为 0~750℃，符合我们的要求虽然 T 型热电偶也具有这些优点，但是其测量温区为-200~350℃，不能满足我们的要求3）若用 LED 数码管显示，LED 数码管亮度高、小巧轻便，但是电路复杂，显示信息量较小；LCD 的优点是：工作电流较小、功耗很低，而且可以清晰显示大量信息，趣味性强所以选用 LCD 液晶显示4）购买的开关电源带负载的能力比较好，比较稳定，但是为了提升自己的动手能力，我们选择自己焊接所需的电路。

5）若用交 流 电 机 ， 转 动 速 度 固 定 ， 一 般 为 水 平 转 动 速 度 为 4°/秒 ～ 6°/秒 ， 垂 直转 动速 度 为 3°/秒 ～ 6°/秒 其 缺点是无法大电流驱动.降低了工作效率且不容易实现若 选 用 集成芯片 LM298 驱动直 流 步 进 电 机 ， 具 有 转 速 高 、 可 变 速 的 优 点 ， 十 分 适 合 需 要快 速 捕 捉 目 标 的 场 合 其 水 平 最 高 转 速 可 达 40～ 50°/秒 ， 垂 直 可 达 10～ 24°/秒 这种电路通过芯片产生正反向电压.开关速度很快.稳定性极强.效率也非常高基于上述考虑.我们拟选用方案二3. 控制系统的设计 AT89C52 单片机作为主控模块，通过传感器进行温度的采集，采集的数据经过 A/D 转换变成计算机能够接收的数字信号，然后在经过 D/A 转换将数字信号转变成模拟信号去控制执行机构（直流电机）的转动，并且电机的转动分为三个阶段：第一阶段：当采集到的数据在（0~400）℃范围内时，单片机就会控制直流电机转动，而且转动的非常快电机转动带动阀门，从而控制阀门的开度，使温度快速升高。

第二阶段：当采集到的数据在（400~700）℃范围内时，单片机就会控制直流电机转动，而且转动速度减慢电机转动带动阀门，从而控制阀门的开度，并且使速率控制在45~75℃/h 之间，温度由 400℃升温到 700℃第三阶段：当采集的数据达到 700℃时，电机就停止转动同时系统整个过程都通过 LCD 液晶屏对温度进行实时跟踪与显示4．系统硬件设计4.1.系统硬件电路设计123456789101456789101 456789101CLKSTEOCOECLKSTEOCABCDEFGHHGFEDCBA123R11 XTAL218XTAL119ALE3031PSN29RST9P0./AD0390.1/138P0.2/AD2370.3/336P0.4/AD4350.5/534P0.6/AD630.7/732P1.0/T211./2EX2P1.231.34P1.451.56P1.671.78P3.0/RXD103.1/T1P3.2/IN0123./IT113P3.4/014P3.7/RD173.6/W163.5/T115P2.7/A1528P2.0/A8212.1/92P2./A10232.3/124P2.4/A12252.5/13262.6/1427U3AT89C52 +1730%RV11k OUT121AD B24 A25 C23VREF(+)12(-)16IN31I42IN53I64IN75 START6OUT58EOC7OE9CLOCK10220OUT714615817418OUT319I228IN127I026ALE2U2ADC08VOUTREF+V-LED01D23D45D67A。