一种电加热炉炉温控制系统设计

摘 要： 现代工业生产过程中，用于热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶大惯性环节。现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。随着微电子技术及电力电子技术的发展，采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。

关键词： 温度；控制系统；电加热炉

0 绪论

温度在很多工业生产过程中是主要的被控参数之一，因为任何物理变化和化学反应的过程都与温度有关。为了保证生产过程正常安全的进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度，节约能源，对加热用的各种电路要求在一定的条件下保持恒温，不能随电源电压波动或炉内物体而变化；或者有的电路的炉温根据工艺要求按照某个指定的升温或保温规律而变化等等。因此，在工农业生产或科学试验中常常对温度不仅要不断地测量，而且还进行控制。基本技术指标及设计功能要求有：① 温度检测精度：±1℃；② LED显示：4位动态显示；③ 报警功能：超温报警。

1 系统硬件框架设计

本设计总体方案原理框图。

LM35作为温度传感器，其采集的温度模拟量经过放大，调整为0～+5V的电压信号，再进行A/D转换，最后将转换后的二进制值进行处理，转换成温度值，通过与设定的温度值的比较，进行相应的声光报警，同时根据温度值的变换控制继电器的吸合以带动升温装置和降温装置发生相应动作，当要启动升温装置或降温装置时，单片机的输出口向三极管基极端输出电流，使三极管导通以使驱动继电器吸合。

2 系统软件设计

本系统实现的目标：上限H℃，下限L℃，恒温段A～B℃，中间设定的温度值为C℃，当检测到的温度超过上限时，声光报警，继电器吸合，风扇工作，同时黄灯亮，表示开始降温，直到温度降至H℃以下时，停止报警。当温度降至B℃以下时，继续降温，直至降到C℃，停止降温，处于恒温阶段，绿灯亮；当检测到的温度超过下限时，声光报警，继电器吸合，加热棒工作，同时红灯亮，表示开始升温，直到温度升至A℃以上时，停止报警。当温度升至B℃以上时，继续升温，直至升到C℃，停止升温，处于恒温阶段，绿灯亮。在整个过程中，如果发生中断，则说明液位达到最低，立即停止加热。系统软件流程图。

3 结论

本文就一种电加热炉炉温控制系统的设计进行了全面的介绍，完成了电加热炉炉温控制系统的软硬件设计，主要工作总结如下：

1）提出了电加热炉炉温控制系统设计方案。

2）采用51单片机作为核心处理集成单元，利用其价格低廉、体积小等特点，使整体的体积和成本降低。

3）设计了适用于电加热炉炉温控制系统的详细电路。

参考文献：

[1]梅丽凤、王艳秋、张军，单片机原理及接口技术，清华大学出版社，1991：9-32.

[2]李玉梅，单片机原理的应用设计，国防工业出版社，2006：56-144.

[3]张友德，单片机原理应用与实验，复旦大学出版社，1995：159-163.

作者简介：

蒋金洪，西南石油大学电气信息学院测控技术与仪器2008级学生，主要从事测控技术与仪表方面的研究工作。