摘 要

当今社会经济发展迅速，能源短缺的严重性将会阻碍我国工业发展，社会各界都对这特别关注。节源效益逐渐开始被各个企业开始重视，重视完善和优化电热炉的性能以及生产工艺，电热炉生产自动化控制水平也相应提高和不断深入。目前面向节能降耗、提高产品质量和产量设计的电热炉工程控制计算机系统已广泛的应用于现代冶金企业的电热炉生产控制中。设计一套完善可行的电热炉炉温控制系统具有巨大的经济价值以及环保意义。

本论文为设计完成的基于单片机的供热自动控制系统。本系统可以通过单片机检测出风口，进风口温度，根据温度值的大小并结合相关控制算法，对加热器进行控制，从而达到对系统的自动控制。并且设计了两种控制模式，即为机器自动控制和人工手动控制。这始终非常人性化的设计。自动控制模式为系统可以根据温度高低即人工设定的温度上下限值来控制加热器的开关，并且循环泵和补水泵相互循环控制。手动控制系统即为人们可以根据对应按键直接控制具体循环泵，补水泵等控制设备。电热炉供热自动控制系统被广泛应用于现代工业的自动控制之中。因为其可靠性较高、编程相对简单、能耗较低。

关键词：单片机；供热；水泵；自动控制

Design of Automatic Control System for Electric Heating Furnace

ABSTRACT

With the rapid development of society and economy, the seriousness of energy shortage will hinder the development of industry in China, and all circles of society pay special attention to it. In recent years, various enterprises begin to pay attention to the benefit of festival source, pay attention to improve and optimize the production process of electric heating furnace, and improve the level of automatic control of electric heating furnace. At present, the electric heating furnace engineering control computer system has been widely used in the production control of modern electric furnace for the purpose of saving energy and improving the quality and yield of rolling products. It is of great economic value and environmental significance to design a set of feasible and feasible furnace temperature control system.

This paper is based on the design of SCM automatic control system. The system can detect the air outlet, the air inlet temperature. According to the temperature and the relevant control algorithm, the heater is controlled to achieve the automatic control of the system. And the development of two control modes, automatic control and manual control. Automatic control mode, the system can be controlled according to the temperature of the heater, and the circulation pump and water pump cycle control. Manual control system, according to the corresponding buttons directly control the specific circulation pump, water pump and other control equipment. This design is the automatic control system of electric heating furnace temperature. The system can realize the selection and setting of PID parameters conveniently by using single chip microcomputer, and realize the PID control in the industrial process. The automatic control system of electric heating furnace is widely used in the automatic control of modern industry because of its high reliability, simple programming, low energy consumption and so on.

Key words: Single chip; Heating; water pump; Auto-Control

目 录

摘 要 I

Abstract II

目录 Ⅲ

1 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 2

1.3 课题研究的主要内容及章节安排 3

2 电热炉供热自动控制系统总体方案设计 4

2.1 系统的整体方案设计 4

3 硬件电路设计 6

3.1 系统主要芯片的选定 6

3.1.1 主控芯片选型 6

3.1.2 传感器选型 6

3.1.3 A/D转换器选型 9

3.1.4液晶显示器的选定 11

3.2 硬件电路 12

3.2.1 电源电路设计 12

3.2.2 按键电路设计 13

3.2.3 温度采集电路设计 14

3.2.4 液位采集模块设计 15

3.2.5 A/D转换电路设计 16

3.2.6 液晶显示模块设计 17

3.2.7 模式切换控制模块设计 17

3.2.8 电机驱动电路和加热器驱动电路 18

4 系统软件设计 21

4.1 主程序设计 21

4.2 温度控制设计 22

4.3 按键控制设计 22

4.4 液位控制设计 23

5 电路仿真 24

总结与体会 31

致谢 32

参考文献 33

附录Ⅰ仿真图及电路图 34

附录Ⅱ系统设计程序 36

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

推钢式加热炉是冶金工业的主要耗能设备^【1】。我国的电热炉多数还是控制系统非常落后的六、七十年代的产物。还有一部分是基地式仪表控制，这种软件操作对于普通工人来说操作难度很大。为了改变这种落后，需要对电热炉进行技术改造。

电热炉构造比较简单，它通过金属发热体和非金属发热体产生热源^【2】，其运行成本跟燃料、燃油相比相对较低，具有效率高，体积小，无污染，运行安全可靠等特点，是人们理想的节能环保供热设备^【3】。加上国家越来越重视环保，因此电热炉越来越受到人们重视，其应用非常广泛，比如民用供热供水，机械工业方面如对原材料、毛坯、机械零件进行加热等都有使用。目前主要用于提供生活用水以及供热，它比一般燃煤锅炉更为环保安全，因此，它是工业及民用供热选择的首选。而现在使用的电热炉存在着控制水平低，结构复杂，安全可靠性低，能源利用率不高等缺点。因此，社会需要完善的电热炉控制系统。单片机功能强大，继电器保护，应用在电热炉方面是个很好的选择，能够能够保证使用安全。同时，单片机又具有功能性强、通用性好、可靠性高、功耗低、开发周期短等特点，易于实现电热炉供热的自动控制，达到节约能源的目的，这在能源日益紧缺的今天尤为重要，所以研究电热炉供热系统，对于合理利用能源，减少资源的浪费具有重要的现实意义。

1.2 国内外研究现状