热丝法炉渣分析仪的智能温度测控系统设计

摘要

在冶金行业中，随着冶金业的发展，迫切需要对炉渣、钢渣熔融温度进行快速准确的测量。研究炉渣、钢渣的熔化温度、熔化温度区间、结晶温度和结晶率等重要物理特性对提高产品质量、节约能源等都有着重要的实用价值。炉渣分析仪的温度测控精度直接影响分析结果。但是传统的测试设备普遍存在测温误差大、升温速度慢、耗能大、测试时间长、成本高等不足。如何解决这些问题一直是该领域研究的热点。
　　 本系统针对传统的温度测控系统温控误差大、升温慢、稳定度差等问题，提出了一种基于热电偶的智能温度测控方法，即使热电偶处于测温和加热的时分复用(TDM：Time Division Multiplexing)工作状态，热电偶既作测温元件，又作加热元件。系统采用了脉宽调制（PWM：Pulse Width Modulation）的控温模式。
　　 系统以单片机STC12C5A60S2为核心控制元件，采用改进的PID测控算法，设计了一种升温速度快，控制精度高的温度控制系统。在论文中详细阐述了测控方法、系统的硬件设计和软件设计。
　　 系统中采用改进的变速PID控制算法，将加热温度分成区间段，在不同的温度阶段使用不同的控制方法进行加热。其控制效果优于常规PID控制算法。
　　 系统的温度检测电路中采用芯片ICL7765和AD7705，不但简化了系统的软硬件设计，而且提高了温度检测的精度。在输出控制中控制主要采用硬件电路实现，降低了软件程序的复杂性。在系统中还采用了软硬件的抗干扰设计，增强了系统的抗干扰能力。
　　 系统的软件设计采用了模块化结构，具有可移植性强和通用性强的特点。系统的上位机的监控软件开发中使用Visual Studio.NET平台。
　　 本文在最后对控制效果进行比较和分析。实验结果表明，本控制系统的控制效果明显优于常规PID，系统的温控误差小、升温快、稳定性好，确保了炉渣分析仪的整体性能，具有较好的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

1绪 论

2 系统总体设计方案

3控制算法设计

4系统硬件电路设计

5 温控系统软件设计

6实验结果与分析

7总结与展望

致谢

参考文献

附录