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武汉理工大学《调节仪表与过程控制系统》课程设计说明书

摘 要

隧道窑是对陶瓷制品进行预热、烧成、冷却的装置。制品在窑道的烧成带内按工艺规定的温度进行烧结，烧结温度一般为1300°C，偏差不得超过5°C。本文设计的隔焰式隧道窑烧成带系统是以窑道烧成带的温度作为被控变量，燃料的流量作为操纵变量的温度—温度串级控制系统。在设计中具体分析了系统各组成部分的选型与正反作用方式的确定及其系统的工作过程。本系统的硬件设计核心为单片机的和温度的检测变送两部分，同时给出了整体的软件设计流程。在本文的最后详细的叙述了参数整定的几种方法，各有优点。

关键字：串级控制 温度控制 单片机 参数整定 控制器

武汉理工大学《调节仪表与过程控制系统》课程设计说明书

目 录

1 隔焰式隧道窑系统的分析及设计要求 .......................................... 1

1.1 隔焰式隧道窑系统概述 ................................................ 1 1.2 隔焰式隧道窑系统设计要求 ............................................ 1 2 隔焰式隧道窑串级控制系统设计 .............................................. 2

2.1 隔焰式隧道窑控制系统方案设计 ........................................ 2 2.2 系统控制量和被控量的选择 ............................................ 4 2.3 系统主副控制器的选择 ................................................ 4 2.4 系统各部分正反作用方式的确定 ........................................ 4 2.5 隔焰式隧道窑系统的调节过程 .......................................... 5 3 系统硬件电路设计 .......................................................... 8

3.1 硬件设计总体思路 .................................................... 8 3.2 单片机系统的设计 .................................................... 8 3.3 传感器和变送器的选择 ................................................ 9 3.4 外围电路结构 ....................................................... 10 4 系统软件设计 ............................................................. 11

4.1软件设计流程图 ...................................................... 11 5 控制器控制规律的实现以及参数整定 ......................................... 12

5.1控制规律的实现 ...................................................... 12 5.2 控制规律参数的整定 ................................................. 12 6 心得体会 ................................................................. 14 参考文献 ................................................................... 15

武汉理工大学《过程控制系统》课程设计说明书

隔焰式隧道窑温度－温度串级控制系统

1 隔焰式隧道窑系统的分析及设计要求

1.1 隔焰式隧道窑系统概述

隧道窑是对陶瓷制品进行预热、烧成、冷却的装置。制品在窑道的烧成带内按工艺规定的温度进行烧结，烧结温度一般为1300°C，偏差不得超过5°C。所以烧成带的烧结温度是影响产品质量的重要控制指标之一，因此将窑道烧成带的温度作为被控变量，将燃料的流量作为操纵变量。如果火焰直接在窑道烧成带燃烧，燃烧气体中的有害物质将会影响产品的光泽和颜色，所以就出现了隔焰式式隧道窑。火焰在燃烧室中燃烧，热量经过隔焰式板辐射加热烧成带。

1.2 隔焰式隧道窑系统设计要求

1）分析被控对象特性，设计一种串级控制系统，绘制系统的结构示意图和原理方框图，说明其工作原理和工艺流程。

2）系统调节过程，控制量和被控量的选择

3）系统各组成部分的选型与正反作用方式的确定。 4）系统硬件电路与软件设计

5）控制器控制规律的实现以及参数整定

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