溫度檢測(cè)與控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)論文

溫度檢測(cè)與控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)論文摘要本文介紹了一個(gè)簡(jiǎn)單的溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的被控對(duì)象為小型加熱爐，供電電壓為220VAC，功率2KW，被測(cè)溫度1200度，誤差不超過(guò)±1℃。本設(shè)計(jì)通過(guò)熱電偶測(cè)量加熱爐內(nèi)液體的溫度，將熱電偶的輸出信號(hào)直接傳輸?shù)秸{(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器內(nèi)部集成有變送器，并且可設(shè)定給定溫度值，本實(shí)驗(yàn)為1200度。調(diào)節(jié)器將偏差信號(hào)輸出到可控硅調(diào)功器，可改變晶閘管導(dǎo)通時(shí)間，從而調(diào)節(jié)輸出平均電壓的大小，實(shí)現(xiàn)加熱爐溫度的控制。關(guān)鍵詞:熱電偶調(diào)節(jié)器可控硅調(diào)功器WRP-131WRP2-131＜360SΦ25WRQ-130WRQ2-130R0-1300＜150SΦ16WRQ-131WRQ2-131＜360SΦ25WRR-130WRR2-130B0-1600剛玉管＜150SΦ16WRR-131WRR2-131＜360SΦ25表二型號(hào)及規(guī)格應(yīng)系統(tǒng)要求，可選擇WRP-130，熱響應(yīng)時(shí)間小于150s的Ｉ級(jí)熱電偶。2.2調(diào)節(jié)器本設(shè)計(jì)采用數(shù)字調(diào)節(jié)器，內(nèi)集成有變送器，可直接接熱電偶，將調(diào)節(jié)后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為4-20MA或1-5V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。數(shù)字調(diào)節(jié)器具有如下一些優(yōu)點(diǎn)。（1）功能豐富——調(diào)節(jié)靈活方便，在相同硬件配置下利用程序可實(shí)現(xiàn)多種功能。（軟件實(shí)現(xiàn)）（2）自診斷功能——可在運(yùn)行中及時(shí)發(fā)現(xiàn)自身故障，避免誤側(cè)誤控。（3）數(shù)據(jù)通信功能——可組網(wǎng)增加信息量，擴(kuò)大傳輸距離，易于集中監(jiān)測(cè)。（數(shù)據(jù)總線）（4）高性?xún)r(jià)比——在尺寸、功耗、價(jià)格方面相對(duì)模擬儀表具有明顯優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)選擇SPLC型數(shù)字指示調(diào)節(jié)器，其規(guī)格說(shuō)明如下：1.構(gòu)成：正面板：圖一正面板側(cè)面板（調(diào)整版）：圖二側(cè)面板2.主要功能（1）指示、給定、操作功能（2）控制功能：包括PV上/下限報(bào)警、輸入補(bǔ)償、輸出跟蹤等（3）運(yùn)算功能：包括基本運(yùn)算、帶設(shè)備編號(hào)的運(yùn)算、條件判斷、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個(gè)子程序。設(shè)備—編程器SPRG，語(yǔ)言—POL語(yǔ)言，低速掃描（周期為0.2s），最多執(zhí)行240步。高速掃描（周期為0.1s），最多執(zhí)行66步。（5）通信功能：SLPC調(diào)節(jié)器和SCMS運(yùn)算站的通信還有與上位機(jī)的通信。（6）停電處理功能（7）自診斷功能3.結(jié)構(gòu)圖圖三結(jié)構(gòu)圖（1）CPU采用8位微處理器8085A，10MHZ、0.2s控制周期（最多可運(yùn)行240步）。（2）系統(tǒng)軟件和用戶程序存入內(nèi)部32KEPROM。（3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定數(shù)據(jù)及中間結(jié)果存入內(nèi)部2KRAM。（4）5個(gè)模擬輸入端，可以同時(shí)接受5路1~5V直流電平信號(hào)。（5）3個(gè)模擬輸出端，1路4~20mA電流輸出驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，2路1~5V聯(lián)絡(luò)信號(hào)。（6）6個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入/輸出端，利用三態(tài)門(mén)電路切換輸入、輸出方式。2.3執(zhí)行器根據(jù)系統(tǒng)要求執(zhí)行器選擇可控硅調(diào)功器?？煽毓枵{(diào)功器就是一種以可控硅（晶閘管）為基礎(chǔ)，以智能數(shù)字控制電路為核心的電源功率控制電器。BHC6M-1三相通用型可控硅調(diào)壓器是移相型的電力控制器，其核心部件采用國(guó)外生產(chǎn)的高性能、高可靠性的軍品級(jí)可控硅觸發(fā)專(zhuān)用集成電路。輸出觸發(fā)脈沖具有極高的對(duì)稱(chēng)性及穩(wěn)定性，且不隨環(huán)境溫度變化，使用中不需要對(duì)脈沖對(duì)稱(chēng)度及限位進(jìn)行調(diào)整?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試一般不需要示波器即可完成。它可廣泛的應(yīng)用于工業(yè)各領(lǐng)域的電壓電流調(diào)節(jié)，適用于電阻性負(fù)載、電感性負(fù)載、變壓器一次側(cè)及各種整流裝置等。主要應(yīng)用領(lǐng)域：鹽浴爐、工頻感應(yīng)爐、淬火爐溫控；熱處理爐溫控；玻璃生產(chǎn)過(guò)程溫控；金剛石壓機(jī)加熱；大功率充磁/退磁設(shè)備；半導(dǎo)體工業(yè)舟蒸發(fā)源；航空電源調(diào)壓；真空磁控濺射電源；紡織機(jī)械；水晶石生產(chǎn)；粉末冶金機(jī)械；隧道電窯集散溫控系統(tǒng)；彩色顯像管生產(chǎn)設(shè)備；冶金機(jī)械設(shè)備；交直流電機(jī)拖動(dòng)；石油化工機(jī)械；電壓、電流、功率、燈光等無(wú)級(jí)平滑調(diào)節(jié)，恒壓恒流恒功率控制等領(lǐng)域。1.特點(diǎn)可用于主電路電源為1~450V、電源頻率為50HZ/60HZ電網(wǎng)，特殊電壓要求可定制（AC1V~2400V）。同步電壓范圍寬AC1V~AC2400V。采用移相式觸發(fā)方式、適用于阻性負(fù)載、感性負(fù)載、變壓器一次側(cè)等各種負(fù)載類(lèi)型。能與國(guó)內(nèi)外各種控制儀表、微機(jī)的輸出信號(hào)直接接口。一臺(tái)儀表可以同時(shí)控制多臺(tái)觸發(fā)板。具有軟啟動(dòng)功能，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊干擾，使主電路更加安全可靠。脈沖輸出對(duì)稱(chēng)度小于0.1度。2.正常使用條件海拔不超過(guò)2000米。工作環(huán)境溫度-30℃~55℃。空氣最大相對(duì)濕度不超過(guò)90%。運(yùn)行地點(diǎn)無(wú)導(dǎo)電及爆炸性塵埃，無(wú)腐蝕金屬及破壞絕緣的氣體或蒸汽。無(wú)劇烈震動(dòng)和沖擊3.技術(shù)規(guī)格額定輸入電壓三相380V、50/60Hz特殊電壓要求可定制輸入電壓范圍額定輸入電壓的15%可觸發(fā)可控硅額定電流5A~20000A負(fù)載性質(zhì)阻性、一般感性、純感性、變壓器一次側(cè)、二次側(cè)、電感線圈等大電感負(fù)載輸入控制信號(hào)4~20mA②0~10Ma③0~5V④1~5V⑤0~10v手動(dòng)電位器控制過(guò)流保護(hù)輸出電流≥1.8倍額定值時(shí)，10ms內(nèi)截止輸出響應(yīng)速度半個(gè)周波之內(nèi)10ms可控硅過(guò)熱保護(hù)裝置溫度≥75℃時(shí)，截止輸出控制電源功率≤10W軟啟動(dòng)時(shí)間（可變）0~60S最大外型尺寸272×147×35mm4.接線端子說(shuō)明及所對(duì)應(yīng)主電路接線：圖四接線圖5.組合接線方式：手動(dòng)自動(dòng)切換控制方式手動(dòng)控制方式自動(dòng)控制方式圖五接線方式圖6.主電路接線圖：接線端子A、B、C要與觸發(fā)信號(hào)相對(duì)接線端子A、B、C要與觸發(fā)信號(hào)相對(duì)應(yīng)。圖六三相交流調(diào)壓接線圖（負(fù)載△形接法）接線端子A、B、C要與觸發(fā)信號(hào)相對(duì)應(yīng)。接線端子A、B、C要與觸發(fā)信號(hào)相對(duì)應(yīng)。接線端子A、B、C要與觸發(fā)信號(hào)相對(duì)應(yīng)。接線端子A、B、C要與觸發(fā)信號(hào)相對(duì)應(yīng)。圖九三相半控橋式共陰極整流電路接線圖圖十三相半控橋式共陽(yáng)極整流電路接線圖7.三相交流焊機(jī)變壓器原邊控制：圖十一三相交流焊機(jī)變壓器8.三相雙反星型電焊機(jī)控制圖十二三相雙反星型電焊機(jī)第四章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖十三系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)中，檢測(cè)單元為熱電偶，調(diào)節(jié)器為集成變送器的數(shù)字調(diào)節(jié)器，執(zhí)行器為可控硅調(diào)功器，被控對(duì)象為加熱爐，被控參數(shù)為溫度。第五章總結(jié)本課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一個(gè)溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)。本次課程設(shè)計(jì)通過(guò)一個(gè)實(shí)際課題給了我一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)，鍛煉了自己的設(shè)計(jì)能力，幫助了的正確的設(shè)計(jì)思想。通過(guò)這次設(shè)計(jì)還使我學(xué)會(huì)了充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)及上網(wǎng)查資料來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。提高了自己的實(shí)際動(dòng)手能力、綜合實(shí)驗(yàn)技能以及獨(dú)立進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力，對(duì)于培養(yǎng)自己嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)也是一個(gè)極好的鍛煉。另外，本次課程設(shè)計(jì)也為我今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，是建立良好設(shè)計(jì)思路的開(kāi)始。感謝老師給我這次鍛煉的機(jī)會(huì)，使我受益匪淺。參考文獻(xiàn)【1】姜忠良、陳秀云編著．溫度的測(cè)量與控制．北京：清華大學(xué)出版社，2005

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附錄一：開(kāi)設(shè)試驗(yàn)（一）溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)性能的測(cè)試及分析1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)的原理及使用方法（2）學(xué)會(huì)對(duì)溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)的性能測(cè)試2實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)要求通過(guò)測(cè)試加熱到一定溫度時(shí)需要的時(shí)間來(lái)反應(yīng)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，通過(guò)觀察系統(tǒng)受到干擾后恢復(fù)穩(wěn)定的能力來(lái)反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，干擾信號(hào)通過(guò)調(diào)節(jié)給定溫度來(lái)模擬。3實(shí)驗(yàn)步驟（1）將系統(tǒng)接上220V交流電源并開(kāi)啟系統(tǒng)（2）設(shè)定調(diào)節(jié)器的給定溫度為1200度，讓加熱爐開(kāi)始加溫，同時(shí)并記錄加熱到1200度時(shí)所用時(shí)間t。（3）把調(diào)節(jié)器給定溫度分別設(shè)定為1180度、1160度、1140度、1120度，觀察系統(tǒng)能否恢復(fù)穩(wěn)定性并記錄恢復(fù)穩(wěn)定性所需要的時(shí)間。（二）繪制溫度檢測(cè)與控制系統(tǒng)的溫度時(shí)間曲線1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解控制