#带钢热连轧卷取温度控制系统

1国内外带钢热连轧卷取温度控制系统的发展现状及意义

1.1带钢热连轧的国内外发展状况

1.1.1国外发展状况

从1924年阿斯兰1470 mm和1926年巴特勒1070 mm带钢热连轧机计算起，带钢热连轧机已经有八十多年的发展历史了。它具有综合技术性强、生产效率高、经济效益大、发展迅速、自动化程度高、新技术应用广泛等特点。可以作为衡量国家工业发展水平的一个重要标志。现在，我国已经具备设计和制造带钢热连轧机的能力了。带钢热连轧卷取温度控制系统也有将近五十年的发展历史了。1958年以前，实现了模拟AGC（自动厚度控制）；1960年以前，实现了轧机调速、压下、活套控制的电动自动化；1962年，美国在麦克劳斯（Mclouth）钢铁公司1525 mm热轧机上实现了计算机控制；1964年，日本在新日铁堺厂1420 mm热轧上实现了计算机控制；1971年11月日本新日铁大分厂2235 mm热轧计算机控制系统投入运行，该热轧计算机控制系统作为当时的设计典范。1980年以后，带钢热连轧计算机控制系统发展得更加迅速，趋向成熟。

图1.1 鞍钢2150钢厂带钢热连轧2150mm层流冷却生产现场图片

80年代末期开始，国外许多热轧带钢厂对现有冷却设备进行改造，目的是提高冷却能力及温度控制精度。为了提高温度控制精度，避免因控制阀门开闭引起的冷却水量波动，造成温度控制精度波动，国外热轧带钢厂的冷却设备均设置高位水箱，有些工厂具有水箱液面高度恒定控制技术。为了提高带钢宽度方向上水量分布的均匀性

和提高下部冷却能力，对喷水装置进行了改造。为了提高卷取温度的控制精度，每个控制阀门所控制的水量减少，即控制单元呈细分化趋势。日本众多热轧带钢厂在层流冷却段内设置测温仪表，检测带钢中间温度，为控制模型实现前馈控制功能及提高设定计算精度服务。有些工厂在冷却段中间设置带钢相变过程检测仪，为模型计算带钢相变热服务。微合金高强度钢板的开发，对卷取温度控制精度提出了更高的要求。国外许多热轧带钢厂对现有的过程机控制系统进行改造，有些工厂单独设置一台过程机来控制卷取温度，以提高模型计算速度、缩短再设定计算周期，提高控制精度。

随着冷却设备的更新、改造，控制模型功能的扩展及模型的进一步理论化，国外众多热轧带钢厂的卷取温度控制精度日益提高，带钢全长卷取温度±20℃的命中率大于94％，控制技术的优化满足了新钢种开发的需要，使热轧带钢的使用领域进一步扩大。

1.1.2国内发展状况

1978年12月投产的武汉钢铁（集团）公司的1700mm热连轧机控制系统是我国引进的第一套带钢热连轧计算机控制系统。这个系统基本是按照日本新日铁大分厂的模式设计的。

1993年11月，在武汉钢铁（集团）公司、重庆钢铁设计研究院、北京科技大学的共同合作下，完成了武汉钢铁（集团）公司1700 mm热连轧机计算机系统的更新改造工程。在国内首次采用“硬件引进，软件立足国内”的方针，新系统在不停产的情况下顺利投入使用，并获得了比原有系统更好的控制效果。该系统已正常运行至今，产品的控制精度得到提高，该项目获得了冶金部科技进步特等奖，获得了国家科技进步一等奖。

随后，在1995年5月，武汉钢铁（集团）公司、北京科技大学、冶金自动化研究院、北京钢铁设计研究院等单位又共同完成了太原钢铁（集团）公司1549mm热连轧机控制系统的建立和开发。

这两个项目的实施，标志着我国已经有能力依靠自己的力量设计和开发像热连轧这样过程控制系统。

为了提高冷却效果，曾提出过各种冷却方式。实验表明，低压大水量的冷却系统的冷却效果比较好。20世纪60年代以来，所建的热轧带钢轧机，绝大部分都采用低压大水量的层流冷却。图1.1为卷取温度控制系统结构图。

图1 卷取温度控制系统结构图F7—精轧机；—精轧后测温仪；—卷取前测温仪；CL —卷取机下集管、下喷管、侧吹装置

T h T c 图1.2 卷取温度控制系统结构图

在输出辊道的上部为分组封闭式冷却水箱，装有一定数量的虹吸管，下部则为带压力的喷嘴式冷却系统。层流冷却几乎使钢板泡在水中，

并且通过辊道两侧装置的侧喷嘴不断地吹动钢板表面的水按一定方向流动，使得带钢表面上的水不断的更新，大大提高了冷却效率（比喷水式提高了30%～40%）。

卷取温度控制的目的，就是通过层流冷却水段长度的动态调节，将不同情况（温度、厚度、速度）的带钢从比较高的终轧温度迅速冷却到所要求的卷取温度，使带钢获得良好的组织性能和力学性能。

1.2 课题意义及背景

1.2.1 课题背景

热轧带钢一部分是以钢卷状态提供给冷轧带钢的生产作为原料，其余则是以横切钢板或钢卷状态，提供给机械制造、建筑、造船工业、汽车制造业、压力容器、输油气管道、冷弯型钢等行业使用。由于产品用途的差异，对热轧带钢机械性能的要求也不同。带钢轧后冷却过程是调整产品性能的重要手段，其中卷取温度控制是影响成品带钢性能的关键工艺参数之一。

卷取温度控制的目的，就是通过层流冷却段长度的动态调节，将不同工况(温度、厚度、速度)的带钢从比较高的终轧温度迅速冷却到所要求的卷取温度，使带钢获得良好的组织性能和力学性能。控制带钢最终的卷取温度和冷却过程中的降温速度是卷取温度控制的主要内容。

热轧带钢的实际卷取温度是否能控制在要求的范围内，主要取决于带钢冷却系统的控制精度。当实际卷取温度超出要求的范围，钢卷的组织性能会变差，所以卷取温度控制系统必须能够满足多品种带来的多种冷却模式及控制要求的需要。

1.2.2课题意义

近年来，我国带钢热连轧机的产能和技术水平取得了迅猛的发展，宽带钢热连轧技术的发展为我国钢铁行业的发展带来了新的活力，为经济发展做出了重要贡献。由于带钢热连轧生产的高效率，高经济性，因而在轧钢生产中发展的最为迅速，而且也是各种新技术应用最为广泛的一个新领域。

在带钢热连轧中，卷取温度和终轧温度一样，对成品带钢的全相组织影响很大。是决定成品带钢加工性能、力学性能、物理性能的主要工艺参数。因此，卷取温度控制精度的提高具有十分重要的意义，它能给企业带来巨大的经济效益。

板带轧后的卷取温度控制是在精轧机与卷取机之间增加一段冷却装置，将板带从终轧后的温度冷却到相变后的卷取温度。这一加工技术是60年代初形成的，旨在提高钢板机械强度的新工艺技术，并首先在带钢生产中得到了实现。它不但能大大缩短板带的冷却时间，大幅度提高产量，而且更重要的是它能够通过控制冷却速度，改变钢的金属组织结构，在不降低韧性的情况下，提高钢材的强度，同时减少板带的不平整度和残余应力，从而明显地提高钢材的质量，为生产厂家带来显著的经济效益。

带钢精轧温度一般约为800～900℃，而高取向硅钢的终轧温度为980℃。通常，带钢在100m左右的输出辊道上运行时间为5～15秒。为了在这么短的时间内使带钢温度降低200～350℃，仅靠带钢在输出辊道上的辐射散热和向辊道传热等自然冷却是不可能的。因而在输出辊道的很长一段距离上，需要设置高效的冷却装置，对带钢上下表面进行强制冷却，并对水量进行准确控制，可以满足卷取温度的要求。

目标卷取温度随钢种的不同而变化，即使同一种钢种，合金元素的含量不同，卷取温度也应作相应的改变。过高的卷取温度，将会因卷取后的再结晶和缓慢冷却而产生粗晶组织及碳化物的积聚，导致力学性能变坏以及产生坚硬的氧化铁皮，使酸洗困难。过低的卷取温度，一方面使卷取困难且有残余应力存在，容易松卷，影响成品带卷的质量；另一方面，卷取后没有足够的温度使过饱和的碳氢（氮）化合物析出，影响钢材性能。

影响卷取温度的因素多而复杂，难以从在线控制数学模型中全部计算和精确描述。目前，在对层流冷却控制系统的研究中，应用了预测控制和自适应调节器的基本思想，但并没有应用任何很具体的理论研究成果。其原因是预测控制和自适应控制中现有的一些比较成熟的算法，均要求比较严格的条件。以提高卷取温度控制精度，是一个有现实意义的课题。

1.3控制冷却简介

控制冷却是利用钢板热轧后的余热，进行在线控制冷却，在保证板材要求的板形尺寸规格的同时，可控制和提高板材的综合力学性能。

目前在生产中所采用的控制冷却方式主要有三种：气水混合冷却，幕状层流冷却和柱状层流冷却。

当控制冷却中使用的冷却介质为气水时为气水混合冷却。当以水为冷却介质时依据其冲击钢板的流态方式不同，可分为两大类：一类是层流冷却，另一类是紊流冷却。由于层流水冲击钢板后围绕冲击区形成层流扩展区，冷却水飞溅少，冷却能力高，与非层流冷却相比，可节省水30%。所以，现代生产线上都采用层流控制冷却方式，层流又分为柱状层流和幕状层流。

柱状层流又分为直管式和U型管式两种。一个喷头上可设一排、两排、四排或更多的喷嘴。喷嘴数量的增加使柱状层流的冷却能力得到提高，也可改善钢板的冷却均匀程度。实践证明，层流冷却的冷却效果比较好。

幕状层流冷却方式是从喷嘴喷出一种幕墙式水流，水流在钢板表面上形成一细条冲击区，冲击区前后为层流扩展区。冷却介质与钢板间的热交换主要发生在冲击区和层流扩展区。

目前世界上绝大多数带钢热连轧的卷取温度控制采用的都是层流冷却 (Laminar Cooling)方式，即采用循环使用的低压大水量的冷却系统。层流冷却的基本原理是以大量的虹吸管从水箱中吸出冷却水，在无压力情况下流向带钢。其特点是冷却水以流股状与带钢表面平稳接触，冷却水不反溅，紧贴在带钢表面上平稳地向四周流动，扩大了冷却水与带钢的有效接触面积。层流冷却几乎使钢板泡在水中，并通过辊道两侧装设的侧喷嘴不断的将钢板表面的水汽层吹开，使钢板表面的水按一定方向流动，新的冷却水流不断接触钢板，大大提高了冷却效率。

层流冷却的工作原理是使带钢表面覆盖一层处于层流状态下流动的最佳厚度的水，利用热交换原理使带钢冷却至卷取温度，所使用的具体方法是使大流量的低压水平稳地贴附于带钢上表面，形成薄薄的一层水膜。且随着带钢的前进，由侧向喷出的中压水吹动水膜，使冷却水不断更新，从而带走大量的热，达到冷却的目的。

层流冷却的基本控制思想：控制计算机将整个生产范围内的带钢按厚度、目标卷取温度（一般相差 10℃为同一级）、带钢材质的冷却特性、冷却要求等分很多级别，将冷却速度相近的钢归类，进行分等级控制，对不同的级别使用不同的策略数据和模型数据。

层流冷却过程的控制主要分为四个部分，见表1.1。

表1.1 层流冷却过程控制

1）冷却策略

因为预设定模型只有一个方程，故不能得到唯一解。用它来完成喷头个数的设定，必须对其它相关量（如上、下起始阀门，临界温度，最大冷却能力等）进行计算，才可通过预设定模型确定喷水长度。

2）预设定模型

根据精轧机提供的带钢信息，应用预设定模型对各控制量进行预计算，将计算后得到的控制量设定值送基础自动化系统执行，这样可以有效地消除整个控冷系统动作滞后的影响。预设定模型每隔一段时间启动一次，重新计算各控制量后送基础自动化系统（下位机）执行，即相当于将带钢沿长度方向分段控制，以消除带钢长度方向的温度、厚度及速度的波动。

3）前馈补偿模型

带钢进入层流冷却前的实际温度、带钢速度和厚度与预估值（带钢离开精轧机时的速度、厚度和温度）存在偏差，该偏差由前馈补偿模型予以消除。预计算模型与此前馈补偿模型相当于一个完整的前馈控制器。

4）反馈控制模型

反馈控制是通过比较实测的卷取温度和目标卷取温度来调整精调区集管的开或关，使得实测的卷取温度在目标卷取温度附近振荡趋近，保证同板温差处于目标范围内。

5）模型参数自适应

一段带钢冷却结束后，利用卷取温度点的信息对计算模型（包括前馈模型）进行自适应参数修正，修正后的模型用于下一段（短时自适应）或下一次带钢（长时自适应）的控制。参数自适应模型实现了整个带钢层流冷却过程的闭环控制。控制方案结构图见图1.3。

图1.3 卷取温度控制方案结构图

1.4本章小结

本章主要介绍了以下几点：

1 带钢热连轧卷取温度的国内外背景意义及其发展趋势。

2 卷取温度控制精度的要求。

3 影响卷取温度的因素以及解决的途径。

4 控制冷却工艺

2.PLC系统构成、网络通讯

2.1PLC的工作原理

2.1.1 PLC的等效工作电路

P LC是一种微机控制系统，其工作原理也与微机相同，但在应用时，可不必用计算机的概念去做深入的了解，只需将它看成是由普通的继电器、定时器、计数器、移位器等组成的装置，从而把PLC等效成输入、输出或内部控制电路三部分。

1)输入部分

这部分的作用是接受被控设备的信息或操作命令等外部输入信息。输入接线端是PLC与外部的开关、按钮、传感器转换信号等连接的端口。

2)内部控制电路

这部分的作用是运算和处理由输入部分得到的信息，并判断应产生哪些输出。内部控制电路实际上也就是用户根据控制要求编制的程序。

3)输出部分

这部分的作用是驱动外部负载。在PLC内部，有若干能与外部设备直接相连的输出继电器，它也有无限多软件实现的动合、动断触点，可在PLC内部控制电路中使用；但对应每一个输出端只有一个硬件的动合触点与之相连，用以驱动需要操作的外部负载。

2.1.2输入部分

这部分的作用是接受被控设备的信息或操作命令等外部输入信息。输入接线端是PLC与外部的开关、按钮、传感器等输入设备连接的端口。每个端子可等效为一个内部继电器线圈，线圈号（输入触点号）。这个线圈由接到的输入端的外部信号来驱动，其驱动电源可由PLC的电源部件提供（如直流24V），也可由独立的交流电源（如交流110V）供给。每个输入继电器可以有无穷多个内部的触点（常开、常闭形式均可），供设计PLC的内部控制电路（即编制PLC控制程序）时使用。

2.1.3内部控制电路

这部分的作用是运算和处理由输入部分得到的信息，判断应该产生哪些输出。内部控制电路实际上也就是用户根据控制要求编制的程序。PLC程序一般用梯形图形式表示。而梯形图是从继电器控制的电气原理图演变而来的，PLC程序中的常开触点、常闭触点、线圈等概念均与继电器控制电路相同。

2.1.4输出部分

这部分的作用是驱动外部负载。在PLC内部，有若干能与外部设备直接相连的输出继电器（有继电器、双向硅、晶体管三种形式），它也有无限多软件实现的常开、常闭触点，可在PLC内部控制电路中使用；但对应每一个输出端只有一个硬件的动合触点与之相连，用以驱动需要操作的外部负载。外部负载的驱动电源接在输出公共端（COM）上。

总之，在使用PLC时，可以把输入端等效为一个继电器线圈，其相应的继电器触点（常开或常闭）可在内部控制电路中使用，而输出端可以等效为内部输出继电器的一个常开触点，驱动外部设备。

2.1.5PLC的工作过程

PLC一般采用循环扫描方式工作。当PLC加电后，首先进行初始化处理，包括检查I/O及内部辅助继电器、复位所有定时器、检查I/O单元的连接等。开始运行之后，串行地执行存储器中的程序，这个过程可以分为如下四个阶段：

1)公共处理阶段；

2)执行外围设备命令阶段；

3)程序执行阶段；

4)输入、输出更新阶段。

图2.1 S7-200 PLC

2.2PLC的组成

2.2.1中央处理单元（CPU）

CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。CPU主要由运算器、控制器、寄存

器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。

CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，I/O 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。

CPU主要完成的任务有：

1)从存储器中读取指令；

2)执行指令；

3)准备取下一条指令；

4)处理中断。

图2.2CX-P编程软件启动界面

2.2.2贮存器

存储器是具有记忆功能的半导体电路。PLC的存储器包括系统程序存储器和用户程序存储器。所谓系统程序，是指控制和完成PLC各种功能的程序，这些程序是由PLC的制造厂厂家用微机的指令系统编写的，并固化到只读存储器（ROM）；所谓用户程序，就是使用者根据工程现场生产过程和工艺要求编写的控制程序。用户程序由使用者通过编程器输入到PLC的读写存储器（RAM）中，允许修改，由用户启动运行。

1)只读存储器ROM

在ROM中，存放着PLC制造厂家编写的系统程序，一般包括以下内容：检查程序、键盘输入处理程序、翻译程序、信息传递程序、监控程序。

2)读写存储器RAM

RAM一般用来存放用户程序(有时也放在EPROM中)，为了防止失电后程序丢失，一般采用电池或电容保持电路。RAM中一般存放以下内容：用户程序、逻辑变量。

图2.3 “改变PLC”窗口

2.2.3I/O模块

PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。

开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下：

开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。

模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA，0-20mA）、电压型（0-10V，0-5V，-10-10V）等，按精度分，有12bit，14bit，16bit等。

除了上述通用I/O外，还有特殊I/O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。

按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。

输入/输出接口电路用来连接PLC主机与外部设备。为了提高抗干扰能力，一般的输入、输出接口均有光电隔离装置，应用最广泛的是由发光二极管和光电三极管组成的光电耦合器。

由PLC产生的各种输出控制信号经输出接口去控制和驱动负载，如指示灯的亮灭、电动机的起停和正反转、设备的转动、平移、升降、阀门的开闭等。

2.2.4执行装置

PLC的控制对象是各种各样的，有电动的、气动的和液压的，负载的大小和种类各不相同。但是对PLC本身而言，它的输出模块基本上也只有3种形式：继电器、双向晶闸管型和晶体管型，并用承受能力也是有限的，那么PLC是怎样带

动这些庞大的机械电气设备的呢？这就是说在PLC与这些被控对象之间还需要

一个中间环节，也就是执行装置。典型的情况是：PLC通过继电器、接触器去带动电动机转动。

2.2.5其它接口电路

除了I/O接口电路外，许多PLC还配置了其它一些接口，使PLC能满足更多的需要。主要有以下几种：

1)I/O扩展接口；

2)智能I/O接口；

3)通讯接口。

2.2.6PLC的其他设备

1)编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。它经过编程器接口与CPU联系，完成人—机对话。编程器可分为简易编程器和图形编程器两种。2)人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。

3)输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。

2.3PLC的通信联网

依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出“网络就是控制器”的观点说法。

PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。

PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。

2.3.1PLC的编程语言

PLC与微机一样，是以指令程序的形式进行工作的，各种型号的PLC一般均以梯形图语言为主，同时也兼顾一些其他形式的编程语言。

1)梯形图

梯形图是一种图形编程语言，是面向控制过程的一种“自然语言”，它沿用继电器的触电、线圈、串并联等术语和图形符号，同时也增加了一些继电器控制系统中没有的特殊符号，以便扩充PLC的控制功能。

2)指令语句表

指令语句就是用助记符来表达PLC的各种控制功能，一般与梯形图形式一一对应。它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言通俗易懂，因此也是应用很广泛的一种编程语言。

3)逻辑功能图

这种编程语言基本上沿用了半导体逻辑电路的逻辑方块图形式。对于每一种功能都使用一个运算方块，其运算功能由方块内的符号确定。采用这种编程语言对于熟悉逻辑电路和具有逻辑代数基础的技术人员来说，是非常方便的。

4)流程图

流程图编程方式采用画工艺流程图的方法编程，只要在每个工艺方框的输入

和输出端标上特定的符号即可。对于在工厂中搞工艺的人来说，用这种方法编程，不需要很多的电气知识，非常方便。

5)高级语言

在一些大型PLC中，为了完成一些较为复杂的控制，采用功能很强的微处理器和大容量存储器，将逻辑控制、模拟控制、数值计算与通讯功能结合在一起，配备BASIC、PASCAL、C等计算机语言，使PLC具有更强的功能。

2.4 本章小结

本章主要介绍了西门子S7-300系列PLC及其网络，为后续章节的设计研究做好铺垫。

热电阻的测温电路

Pt100热电阻的测温电路 [摘要] 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。 温度测量系统应用广泛，涉及到各行各业的各个方面，在各种不同的领域中都占有重要的位置。从降低开放成本扩大适用范围、系统运行的稳定性、可靠性出发，设计一种以Pt100铂热电阻为温度信号采集元件的传感器温度测量系统。才测量系统不但可以测量室内的温度，还可以测量液体等的温度，在实际应用中，该系统运行稳定、可靠，电路设计简单实用。 [关键字] 传感器 Pt100热电阻温度测量

目录 1 前言 (4) 1．1 传感器概况 (4) 1．2 设计目的 (7) 2 设计要求 (8) 2．1 设计内容 (8) 2．2 设计要求 (9) 3 原器件清单 (10) 4 Pt100热电阻的测温电路 (11) 4．1 总体电路图 (11) 4．2 工作原理 (11) 5 Pt100热电阻测温电路的原理及实现 (12) 5．1 测温电路的工作原理 (12) 5．2 测温电路的实现 (14) 5．3 测量结果及结果分析 (15) 6 制作过程及注意事项 (16) 6．1 制作过程 (16) 6．2 注意事项 (17) 7 总结 (18) 8 致谢 (19) 参考文献 (20)

小型冷带钢卷取机设计

小型冷带钢卷取机设计 摘要 冷轧带钢的卷取绝大多数采用卷筒式卷取机，其设备配置较为简单，主要由卷筒及其传动系统，压紧辊，活动支撑和推卷、卸卷等装置组成。 小型冷带钢卷取机不仅用来缠卷，有时还用来开卷。在轧制过程中依靠这类卷取设备可以建立前后张力，这样可以降低轧制压力，改善轧辊的轧制稳定性。 根据现场调研，原卷取机的张力较小，现增加了带钢的张力，同时重选了电机容量。进行了主要零件的强度计算，并进行了轧机经济效益评价。该卷取机采用直流可调速电机，保证卷取的恒定张力，提高了带钢的表面质量。 该轧机可供小型冷轧厂使用，具有良好的经济效益。 关键词：卷取机，表面质量，恒定张力

The design of cold-strip reel abstract One of the cold-rolled belted steel fetches the overwhelming majority and adopts reel type a fetching machine, its device layout is comparatively simple, by the reel and transmission mainly , compress tightly the roller , support and pushes one , unload the devices , such as one ,etc. to make up in activity. Small-scale cold a fetching machine of belted steel is not only used for twining one but also used for opening a book sometimes. Tension before and after depending on this each and fetching equipment and can be set up in the rolling course, so can reduce the rolling pressure , improve the rolling stability of the roll . According to surveying and studying live, the tension of original fetching machines is relatively small, increase the tension with steel now, selected the capacity of the electrical machinery again at the same time . The intensity of carrying on the major part is calculated, and carry on the economic benefits of the rolling mill and appraise . This fetching machine adopts the adjustable speed electrical machinery of direct current, guarantee a invariable tension fetched, have improved the surface quality with steel. This rolling mill is for small-scale cold-rolled factory to use , have good economic benefits. Keyword: cold-strip reel, surface quality, invariable tension

基于单片机的电加热炉温度控制系统设计

基于单片机的电加热炉温度控制系统设计 2010-07-28 12:56:38 作者：王丽华郑树展来源:高等职业教育：天津职业大学学报 关键字：电加热炉控温固态继电器飞升曲线 引言 电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。对于这样一个具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点的控制对象，很难用数学方法建立精确的数学模型，因此用传统的控制理论和方法很难达到好的控制效果。 单片机以其高可靠性、高性能价格比、控制方便简单和灵活性大等优点，在工业控制系统、智能化仪器仪表等诸多领域得到广泛应用。采用单片机进行炉温控制，可以提高控制质量和自动化水平。 1 单片机炉温控制系统结构 本系统的单片机炉温控制系统结构主要由单片机控制器、可控硅输出部分、热电偶传感器、温度变送器以及被控对象组成。如图1所示。 炉温信号T通过温度检测及变送，变成电信号，与温度设定值进行比较，计算温度偏差e和温度的变化率de/dt，再由智能控制算法进行推理，并得控制量u，可控硅输出部分根据调节电加热炉的输出功率，即改变可控硅管的接通时间，使电加热炉输出温度达到 理想的设定值。 2 系统硬件设计 2.1 系统硬件结构 以AT89C51单片机为该控制系统的核心，实现对温度的采集、检测和控制。该系统的工作流程如图2所示。系统由变送器经A/D转换器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。

变送器可以选用DBW，型号，它将热电偶信号(温度信号)变为0～5 V电压信号，以供A/D转换用。转换后的数字量与炉温数字化后的给定值进行比较，即可得到实际炉温和给定炉温的偏差及温度的变化率。炉温的设定值由BCD 拨码盘输入。由AT89C51构成的核心控制器按智能控制算法进行推算，得出所需要的控制量。由单片机的输出通过调节可控硅管的接通时间，改变电炉的输出功率，起到调温的作用。 2.2 系统硬件的选择 a)微型计算机的选择：选择AT89C51单片机构成炉温控制系统。它具有8位CPU，3 2根I/O线，4 kB片内ROM存储器，128 kB的RAM存储器。AT89C51对温度是通过可控硅调功器实现的。在系统开发过程中修改程序容易，可以大大缩短开发周期。同时，系统工作过程中能有效地保存一些数据信息，不受系统掉电或断电等突发情况的影响。AT89C51单片机内部有128 B的RAM存储器，不够本系统使用，因此，采用6264(8 kB)的RAM作为外部数据存储器。 b)热电偶的选择：本设计采用DBW型热电偶--镍络-镍硅(线性度较好，热电势较大，灵敏度较高，稳定性和复现性较好，抗氧化性强，价格便宜)对温度进行检测。由于温度是非线性输出的，而与输入的mV信号成线性关系，所以在软件上将此非线性关系加以修正，以便正确反映输入mV信号与温度之间的关系。ADC0809把检测到的连续变化的温度模拟量转换成离散的数字量，输人到单片机中进行处理。 c)键盘输入的选择：采用4片BCD拨码盘作为温度设定的输入单元，输入范围为0～9999，可满足本系统的要求。每位BCD码盘占4条线，通过上拉电阻接入8255可编程并行I/O扩展口。4片BCD码盘占8255的A、B两口，8255工作方式设为"0 模式"，A、B 两口均为输入方式。开机后，CPU读8255口操作，即可将BCD码盘的设定温度读入并存人相应的存储单元。 d) 显示器的选择：采用字符型LCD(液晶显示器)模块TC1602A，并且它把LCD控制器、ROM和LCD显示器用PCB(印制板)连接到一起，只要向LCD送人相应的命令和数据便可实现所需要的显示，使用特别方便灵活。第1行显示设定温度，第2行显示实际温度，这样，温差一目了然，方便控制。 3 系统软件设计

加热炉温度控制系统..

第1章绪论 1.1 综述 在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。 在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。 1.2 加热炉温度控制系统的研究现状 随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。单片机温度控制系统是数控系统的一个简单应用，在冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各类工业中，广泛使用于加热炉、热处理炉、反应炉等。 温度是工业对象中的一个重要的被控参数。由于炉子的种类不同，因而所使用的燃料和加热方法也不同，例如煤气、天然气、油、电等;由于工艺不同，所需要的温度高低不同，因而所采用的测温元件和测温方法也不同;产品工艺不同，控制温度的精度也不同，因而对数据采集的精度和所采用的控制算法也不同。 传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。不仅如此，传统的控制方式不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于它主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效

温度控制系统设计方案

温度控制系统设计方案 １引言 温度是工业过程控制中主要的被控参数之一，在冶金、化工、建材、食品、石油等工业中，工艺过程所要求的温度的控制效果直接影响着产品的质量。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同，随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。越来越显示出其优越性。 随着集成电路技术的发展，单片微型计算机的功能不断增强，许多高性能的新型机种不断涌现出来。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。在工业生产中，如用于热处理的加热炉、用于融化金属的坩锅电阻炉等，都用到了电阻加热的原理。 鉴于单片机技术应用的广泛性和优越性，温度控制的重要性，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。本文就是根据这一思想来展开的。 1.1 系统设计的目的和任务 1.1.1 系统设计的目的 通过本次毕业设计,主要想达到以下目的： 1. 增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。 2. 掌握单片机的部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片外存贮器、I/O口等。 3. 了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后工作中设计和实现单片机应用系统打下基础。 4. 熟悉闭环控制系统的组成原理及单片机ＰＩＤ算法的实现方法。 1.1.2 系统设计的任务 1．查阅资料，弄清楚所要解决的问题的思路，确定设计方案。 2．系统硬件电路设计。 3．系统相关软件设计。 4．仿真实现温度参数设定、转换、显示等功能。 5．依据对象模型设计控制器参数， 6．系统调试与分析；并依据调试结果予以完善。 1.2毕业设计论文安排 1.论证系统设计方案，设计系统原理图。

电加热炉温度控制系统设计

湖南理工学院南湖学院 课程设计 题目：电加热炉温度控制系统设计专业:机械电子工程 组名：第三组 班级：机电班 组成员:彭江林、谢超、薛文熙

目录 1 意义与要求 (2) 1.1 实际意义 (2) 1.2 技术要求 (2) 2 设计内容及步骤 (2) 2.1 方案设计 (2) 2.2 详细设计 (3) 2.2.1 主要硬件介绍 (3) 2.2.2 电路设计方法 (4) 2.2.3 绘制流程图 (7) 2.2.4 程序设计 (8) 2.3 调试和仿真 (8) 3 结果分析 (9) 4 课程设计心得体会 (10) 参考文献 (10) 附录............................................................ 10-27

1 意义与要求 1.1 实际意义 在现实生活当中，很多场合需要对温度进行智能控制，日常生活中最常见的要算空调和冰箱了，他们都能根据环境实时情况，结合人为的设定，对温度进行智能控制。工业生产中的电加热炉温度监控系统和培养基的温度监控系统都是计算机控制系统的典型应用。通过这次课程设计，我们将自己动手设计一个小型的计算机控制系统，目的在于将理论结合实践以加深我们对课本知识的理解。 1.2 技术要求 要求利用所学过的知识设计一个温度控制系统，并用软件仿真。功能要求如下： （1）能够利用温度传感器检测环境中的实时温度； （2）能对所要求的温度进行设定； （3）将传感器检测到得实时温度与设定值相比较，当环境中的温度高于或低于所设定的温度时，系统会自动做出相应的动作来改变这一状况，使系统温度始终保持在设定的温度值。 2 设计内容及步骤 2.1 方案设计 要想达到技术要求的内容，少不了以下几种器件：单片机、温度传感器、LCD显示屏、直流电动机等。其中单片机用作主控制器，控制其他器件的工作和处理数据；温度传感器用来检测环境中的实时温度，并将检测值送到单片机中进行数值对比；LCD显示屏用来显示温度、时间的数字值；直流电动机用来表示电加热炉的工作情况，转动表示电加热炉通电加热，停止转动表示电加热炉断

温度控制系统

目录 第一章设计背景及设计意义 (2) 第二章系统方案设计 (3) 第三章硬件 (5) 3.1 温度检测和变送器 (5) 3.2 温度控制电路 (6) 3.3 A/D转换电路 (7) 3.4 报警电路 (8) 3.5 看门狗电路 (8) 3.6 显示电路 (10) 3.7 电源电路 (12) 第四章软件设计 (14) 4.1软件实现方法 (14) 4.2总体程序流程图 (15) 4.3程序清单 (19) 第五章设计感想 (29) 第六章参考文献 (30) 第七章附录 (31) 7.1硬件清单 (31) 7.2硬件布线图 (31)

第一章设计背景及研究意义 机械制造行业中，用于金属热处理的加热炉，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。 自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向。在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。对工件的处理温度要求严格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 ，

温度控制系统课程设计

前言 温度是一种最基本的环境参数,日常生活和工农业生产中经常要检测温度。传统的方式是采用热电偶或热电阻,但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号，必须经过AD 转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口,使得硬件电路结构复杂,制作成本较高。近年来，美国DALLAS公司生产的DSI18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。 随着科学技术的不断进步与发展，温度传感器的种类日益繁多，数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点，被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中.其中，比较有代表性的数字温度传感器有DS1820、MAX6575、DS1722、MAX6635等. 智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE_）的结晶.目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路.有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU),并且可通过软件来实现测试功能,即智能化取决于软件的开发水平。 为了准确获取现场的温度和方便现场控制，本系统采用了软硬件结合的方式进行设计，利用LED数码管显示温度,利用DS18B20检测当前的温度值，通过和设定的参数进行比较，若实测温度高于设定温度，则通过555定时器产生频率可变的报警信号，若实测温度低于设定温度，则加热电路自动启动，到达设定温度后停止。在软件部分，主要是设计系统的控制流程和实现过程，以及各个芯片的底层驱动设计已达到所要求的功能。在近端与远端通信过程中，采用串行MAX232标准，实现PC机与单片机间的数据传输。

电阻加热炉温度控制

电阻加热炉温度控制精 选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-

微型计算机控制技术 课程设计 ----电阻加热炉温度控制 学院：信息工程学院 专业班级：自动化0703班 姓名：唐凯 学号：07001139

目录 一、摘要 二、总体方案设计 1、设计内容及要求 2、工艺要求 3、要求实现的系统基本功能 4、对象分析 5、系统功能设计 三、硬件的设计和实现 四、数字控制器的设计） 五、软件设计） 1、系统程序流程图 2、程序清单 六、完整的系统电路图 七、系统调试 八、设计总结 九、参考文献

一、摘要 温度是工业对象中主要的被控参数之一。特别是在冶金、化工、机械各类工业中，广泛使用各种加热炉、热处理炉、反应炉等。由于炉子的种类不同，所采用的加热方法及燃料也不相同，如煤气、天然气等。但就控制系统本身的动态特性而言，均属于一阶纯滞后环节，在控制算法上基本相同，可采用PID 控制或其他纯滞后补偿算法。 为了保证生产过程正常安全地进行，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，对加热用的各种电炉要求在一定条件下保持恒温，不能随电源电压波动或炉内物体而变化，或者有的电炉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实验中常常对温度不仅要不断地测量，而且要进行控制。 二、总体方案设计 设计任务 用一台计算机及相应的部件组成电阻炉炉温的自动控制系统，并使系统达到工艺要求的性能指标。 1、设计内容及要求 电阻加热炉用于合金钢产品热力特性实验，电加热炉用电炉丝提供功率，使其在预定的时间内将炉内温度稳定到给定的温度值。在本控制对象电阻加热炉功率为8KW，有220V交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。

加热炉温度控制系统设计

过程控制系统课程设计 设计题目加热炉温度控制系统 学生姓名 专业班级自动化 学号 指导老师 2010年12月31日 目录 第1章设计的目的和意义 (2) 第2章控制系统工艺流程及控制要求 (2) 2.1 生产工艺介绍

2.2 控制要求 第3章总体设计方案 (3) 3.1 系统控制方案 3.2 系统结构和控制流程图 第4章控制系统设计 (5) 4.1 系统控制参数确定 4.2 PID调节器设计 第5章控制仪表的选型和配置 (7) 5.1 检测元件 5.2 变送器 5.3 调节器 5.4 执行器 第6章系统控制接线图 (13) 第7章元件清单 (13) 第8章收获和体会 (14) 参考文献 第1章设计的目的和意义 电加热炉被广泛应用于工业生产和科学研究中。由于这类对象使用方便，可以通过调节输出功率来控制温度，进而得到较好的控制性能，故在冶金、机械、化工等领域中得到了广泛的应用。 在一些工业过程控制中,工业加热炉是关键部件,炉温控制精度及其工作稳定

性已成为产品质量的决定性因素。对于工业控制过程,PID 调节器具有原理简单、使用方便、稳定可靠、无静差等优点,因此在控制理论和技术飞跃发展的今天,它在工业控制领域仍具有强大的生命力。 在产品的工艺加工过程中，温度有时对产品质量的影响很大，温度检测和控制是十分重要的，这就需要对加热介质的温度进行连续的测量和控制。 在冶金工业中，加热炉内的温度控制直接关系到所冶炼金属的产品质量的好坏，温度控制不好，将给企业带来不可弥补的损失。为此，可靠的温度的监控在工业中是十分必要的。 这里，给出了一种简单的温度控制系统的实现方案。 第2章控制系统工艺流程及控制要求 2.1 生产工艺介绍 加热炉是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。 加热炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的加热炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。 本加热炉环节中，燃料与空气按照一定比例送入加热炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给物料。物料被加热后，温度达到生产要求后，进入下一个工艺环节。 加热炉设备主要工艺流程图如图2-1所示。

热连轧带钢生产标准

迁安轧一钢铁集团有限公司企业标准 热连轧带钢 QN/QZY519—2014 1 范围 本标准规定了热连轧带钢的尺寸、外形、技术要求、检验和试验、包装、标志及质量证明书等。 本标准适用于迁安轧一钢铁集团有限公司生产的厚度不大于8毫米、宽度200-600毫米的热连轧带钢，以下简称带钢。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 222 钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差 GB/T 223 钢铁及合金化学分析方法 GB/T 228 金属材料室温拉伸试验方法 GB/T 232 金属材料弯曲试验方法 GB/T 229 金属夏比冲击试验方法 GB/T 2975 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备 GB/T 8170 值修约规则 GB 247 热连轧钢板及钢带的包装、标志及质量证明书的一般规定 GB /T 3524 碳素结构钢和低合金结构钢热连轧钢带 3 分类和代号 3.1带钢的牌号、公称厚度、用途如表1所示。 表1

4带钢尺寸、外形允许偏差 4.1带钢厚度允许偏差应符合表2的规定。 表2 注:表中规定的数值不适用于卷带两端7米之内没有切头尾的带钢。 4.2带钢宽度允许偏差应符合表3的规定 表3

注:1)表中规定的数值不适用于卷带两端7米之内没有切头尾的带钢； 2）经协商同意，带钢可以只按正偏差订货，在这种情况下，表中（国标规定值）正偏差数值应增加一倍。 4.3带钢三点差允许偏差符合表4的规定。 表4 4.4 镰刀弯允许偏差应符合表5的规定。 表5 4.5热连轧带钢的牌号和化学成分：应符合GB/T700和GB/T1591的规定。 4.6热连轧带钢的力学性能：热连轧带钢的力学性能应符合GB/T700和GB/T1591的规定，见表6。 表6：碳素结构钢和低合金结构钢力学性能

电子电路设计实验(热电阻温度测量系统的设计与实现)

北京邮电大学 电子电路综合设计实验 课题名称：热电阻温度测量系统的设计与实现

索引 一、概要 1.1、课题名称 热电阻温度测量系统的设计与实现 1.2、报告摘要 为了实现利用热敏电阻测量系统温度，设计实验电路。利用热电阻100为温度测量单元，系统主要包括传感电路、放大电路、滤波电路、转换电路和显示电路五个单元构成。通过包含热敏电阻的电桥电路实现温度信号向电信号的转换，利用三运放差分电路实现放大差模信号抑制共模信号并通过二极管显示二进制数来显示温度值。此电路可以定量的显示出温度的与转换器输入电压的关系，再通过量化就可以实现温度测量的功能。报告中首先给出设计目标和电路功能分析，然后讨论各级电路具体设计和原理图，最后总结本次实验并给出了电路图。 1.3、关键字 测量温度热敏电阻差分放大低通滤波转换 二、设计任务要求 （1）了解掌握热电阻的特性和使用方法。 （2）了解数模转换电路的设计和实现方法。 （3）了解电子系统设计的方法和基本步骤。 （4）设计一个利用热电阻100 为温度测量元件设计一个电子测温系统，用发光二极管显示的输出状态，并模拟测温（实际上实验室给的是300）， 用软件绘制完整的电路原理图（）。 三、设计思路与总体结构图

图1：热电阻温度测量的系统原理框图 如图将系统划分为传感器电路、放大电路、滤波电路、转换电路显示器和电源电路共六个单元。传感器是由100及若干精密电阻和电位器构成的电桥电路组成；放大器是有运放324构成仪表放大器，具有较高的共模抑制比和输入阻抗；滤波电路采用高精度07二阶低通有源滤波器；模数转换电路是用0804进行设计，并利用555N产生频率为1到1.3的时钟信号来使数模转换电路实现实时同步；显示电路由发光二极管构成；电源电路采用变压器、稳压模块和整流桥等器件进行设计。 四、分块电路和总体电路的设计 4.1、温度传感器电路设计 4.1.1铂热电阻 热电阻是利用温度变化是自身阻值随之变化的特性来测量温度的，工业上广泛的用于测量中低温区（-200℃—500℃）的温度。 铂热电阻在氧化性介质中，甚至在高温下，物理、化学性质都比较稳定，因此具有较好的稳定性和测量精度，主要用于高精度温度测量和标准测温装置中。 铂热电阻与温度的关系，在0—630.74℃以内为 在-190-0以内为： 式中为t时的电阻值；是0时的电阻值；t为任意温度值；A、B、C为 分度系数，，。 但是实际实验中的使用的是300，而且根据在实验室的实际测量300在20℃时是325Ω，而且其阻值随着温度的升高而降低。 4.1.2热电阻温度传感器的接入方式 热电阻由于精度高、性能稳定等优点在工业测试中得到广泛应用。流过热电阻的电流一般为4-5，不能过大，否则产生热量过多而导致影响测量精度。

1700冷轧机组卷取机设计论文

1700冷轧机组卷取机设计 摘要 卷取机是轧钢成卷生产不可少的设备。保证卷取机顺利工作对提高轧机生产率有很重要意义。冷轧机组中，卷取机用于卷取带钢成钢卷。采用恒张力轧制，可以提高带钢质量。 这次设计是1700冷轧机组卷取机设计，其用于二机架冷轧机组中。首先，选择卷取机的设计方案，并对设计方案进行评述。由于冷带钢卷取张力大，采用四棱锥卷筒结构。用液压缸移动斜楔进行胀缩。将四棱锥体单独加工装在卷筒轴上，这样改进，加工方便。当锥体磨损后可以单独更换。这样，可以降低设备维修费用。另外，四个扇形块边采用搭接技术，防止卷筒胀开后出现空隙，减少钢卷局部压扁，提高钢卷质量。去掉钳口，采用助卷器卡紧带钢头部，方便卸卷。 这次设计，进行主电机容量的计算和选择。对斜楔进行受力分析。计算带钢卷取过程中对卷筒的压力并计算卷取轴弯曲强度，对传动齿轮进行设计计算。对支承轴承进行选择和校核。采用合理的润滑方案、润滑方法和控制技术，使卷取机技术先进，经济合理。强度足够，有广泛的使用价值，可用于酸洗、热处理、镀锌和镀锌机组中。 关键词：卷取机，斜楔胀缩，助卷

1700 cold rolling unit coiler design Abstract The coiler is rolls steel the volume production not to be possible the few equipment. Guaranteed the coiler smooth work to enhances the rolling mill productivity to have the very vital significance. In the cold rolling unit, the coiler uses in the volume taking hoop Cheng Gangjuan. Uses the permanent tensity rolling, may improve the hoop quality. The lap machine design of 1700 cold calendar units to used for two expansions of cold calendar units. First of all, choice the design project of lap machine, and carry on a comment towards it. In that the cold strips of lap tensile force is big, adopt four rib awls roll structures. Using the hydraulic cylinder to move the oblique wedge to expansion and contracting. It is convenience that processing four rib awls alone and setting on the roll. When the awls wear away, we can replace it alone. So it will reduce the maintenance costs of equipments. In addition, four fan-shaped piece side adoptions taking the lap laying lap work technique for avoiding appearing interstice after rolling expansion, reducing the steel roll parts to staving and enhancing quality of strips. To throw away the pliers , taking auxiliary roll machine to take the strips tightly for unloads strips conveniently. The design of task is that calculation and choice of the main electrical engineering capacity. To analyze force of the oblique wedge. The calculation that the roll stress of taking strips and flection intensity of the roll shaft, and transmission gears. Choice and checking bearings. Taking reasonable project and method of lubricating ,and control technique, in order to the lap machine has advanced technique, reasonable economy ,the intensity is enough and extensive using value. It can be used for sour wash, hot processing, galvanization and galvanization units. Keyword: lap machine, the oblique wedge expansion and contracting, auxiliary roll

课程设计退火炉温度控制系统

课程设计设计题目: 退火炉温度控制系统 学院： 专业： 班级： 姓名: 学号: 指导老师： 日期:

摘要 退火炉是金属热处理中的重要设备,它把压力容器加热到一定温度并维持一段时间，然后让其自然冷却。其目的在于消除压力容器的整体压力。提高压力容器的使用寿命。温度是退火炉的主要被控变量,是保证其产品质量的一个重要因素。退火炉温度控制的稳定性和控制精度直接影响产品的质量。 本文以AＴ89Ｃ51单片机为控制核心，采用模块化的设计方案，包括硬件设计与软件设计两部分。硬件设计包括温度检测模块，按键模块,执行模块,LED显示模块,单片机最小系统。本设计要求采用电热丝加热,通过A/D转换将采集到的温度数据输入单片机中，与系统给定值比较,从而对退火炉的温度进行控制,通过按键输入控制信号，三位LED显示炉温。最后设计出最少拍无纹波控制器，通过MATＬAB 仿真检验是否有纹波。

目录 第1章绪论 (3) 1．1设计背景与算法 (3) 第2章课程设计的方案?5 2.１概述?５ 2．2系统组成总体结构 (5) 第3章程序设计与程序清单 (7) 3.1单片机最小系统设计 (7) 3.1．1单片机选择 (7) 3.１.2时钟电路设计 (8) 3.1.3复位电路设计?9 3.２程序清单与电路图 (11) ３.3温度控制电路................................ 错误!未定义书签。第４章控制算法?18 4．1程序框图? 18 4.2算法设计 (19) 第5章课程设计总结?错误!未定义书签。

第1章 绪论 1.1 设计背景与算法 背景:退火炉是冶金和机械行业常用的热处理工业设备。一般说来，退货处理工艺师冶金和机械产品的最后处理工序，它的处理效果将直接影响产品的质量。因此,对退火炉的基本要求就是根据退火处理工艺曲线,提供准确的升温，保温及降温操作，同时保证颅内各处的温度均匀。在目前实际生产中，退火炉的种类很多,按燃料分有燃油炉、燃气炉、电炉等。电炉按台数计算占80％,燃油炉和燃气炉占20%。 退火是金属热处理中的重要工序，它是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间,然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善其塑性和韧性，使其化学成分均匀化，并去除其参与应力,或得到预期的物理性能。温度控制是热处理质量控制的重要技术措施，是退火控制的核心。智能温控将大大提高热处理质量，消除认为的不稳定因素,提高温度控制的精确程度,满足特殊材料的热处理要求。 同时,退火炉采用自动化技术控制温度，对保护生态环境方面也具有重要意义。退火炉的炉温动态特性直接影响产品的质量，生产过程中对钢材的温升曲线有较高的要求,温度过低，达不到退火的预期目的;温度过高将导致过热,甚至过烧。通过对退火炉中生产过程的优化控制和自动工艺管理控制，不但可以缩短生产周期，提高产量和质量,还可以减少人为因素造成的废品率。热处理后产生的废气对自然环境的污染很大,退火炉的燃料如果是欠氧燃烧，燃料燃烧不充分，则会产生大量黑烟，而过氧燃烧又会产生氮氧化合物等有害气体。若通过对燃烧过程进行有效控制,使燃烧在合理的空燃比下运行，则可以极大的减少退火炉对周边环境的污染，对构建科持续发展型社会就有积极的意义。 目前世界各国对能源消耗和大气环境的污染越来越重视,而我国既是钢铁大国又是能源大国，因此研究高性能退火炉温度控制系统具有极为重要的现实意义。 算法:在数字随动控制系统中，要求系统的输出值尽快地跟踪给定值的变化,最少拍控制是满足这一要求的一种离散化设计方法。 最少拍控制是一种直接数字设计方法。所谓最少拍,就是要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期内达到无静差的稳态,是系统输出值尽快地跟踪期望值的变化。 闭环Ｚ传函具有形式 z z z z N N ---+++=Φφφφ 221)(1

热轧板带钢生产工艺分析

热轧板带钢生产工艺分析 学生姓名：舒锐 学号：20122329 年级专业：2012级6班

所谓生产工艺流程就是把产品的生产工序按次序排列起来。正确制定工艺过程是轧钢车间工艺设计的重要内容。制定轧钢生产工艺过程的首要目的是为了获得质量符合要求的产品，其次要在保证质量的基础上追求轧机的高产量，并能做到降低各种原料、材料消耗，降低产品成本。因此，正确制定产品工艺过程，对于工艺过程合理化，对于充分发挥轧机作用具有重要意义。 根据已制定的生产方案，在充分完成产品产量质量要求的前提条件下，用最大可能的低消耗、最少的设备、最小的车间面积、最低的劳动成本，并有利于产品的质量的提高和发展，有较好的劳动条件，最好的经济效益，具体的原则包括：产品的技术条件，生产规模大小，产品成本和工人的劳动条件。 热轧板带生产的一般工艺流程是：原料的清理准备，坯料的加热，轧制，轧后冷却，精整和质量检查等工序，对于特殊要求的钢种，在加热后不需经过热处理等工序。本车间的生产工艺流程如下图所示。

生产工艺过程简述： 1.板坯的选择和轧前准备 板坯的选择主要是板坯的几何尺寸和重量的确定。板坯的厚度选择要根据产品厚度，考虑板坯连铸机和热轧带钢轧机的生产能力。一般板坯的厚度为150-250mm，最厚为 300-350mm。板坯的宽度选择决定于成品宽度，一般板坯宽度比成品宽度大50mm左右。目前板坯宽度可达到2300mm。 通常热连轧带钢的板卷重量为20-30t，最重为45t。板卷的单位宽度的重量不断提高，一般可达到15-25kg/mm,最终可达36kg/mm。 板坯的轧前准备包括板坯的清理和板坯加热工序。板坯加热的送坯方式有板坯冷装炉、板坯热装炉、直接热装炉、和直接轧制四种。板坯入炉前要进行检查，对板坯有表面缺陷的要进行处理，采用冷装炉。对无缺陷的板坯用后三种方

基于热电偶的单片机温度控制系统设计

温度控制系统 摘要 本设计是采用热电偶为温度检测元件的单片机温度控制系统，这个系统是由硬件和软件两部分组成的。 硬件电路包括三个部分：温度检测及放大电路、键盘/显示电路、温度控制电路。工作过程如下：热电偶检测炉内温度，得到的温度值经过A/D转换后输入到8155进行显示，同时从8155键盘输入系统温度设定值，将设定值与实际测量值进行比较会得到一个偏差值，将此偏差值进行PID处理，处理后的控制量送给双向可控硅。双向可控硅在给定周期T内具有不同的导通时间，这是由双向可控硅控制极上的触发脉冲控制的，这个触发脉冲是8031的P1.3引脚上产生的，经过零同步脉冲同步后经光耦管和驱动电路输出到可控硅的控制极上，从而改变加热的时间，达到温度控制的目的。 软件部分包括主程序、T0中断服务程序、T1中断服务程序等。 关键词：单片机，温度控制，硬件，PID算法

Temperature Control System Abstract The design is a single chip microcomputer temperature control system adopting the electric thermocouple to measure temperature, this system is made up of hardware and software. The circuit of the hardware includes three parts: temperature measure and enlarge circuit、keyboard and LED circuit and temperature control circuit. The working course is as following: the electric thermocouple measures the temperature of the stove, the temperature value is changed by A/D converter, and then it is input to 8155 and shown. At the same time the establishing value of systematic temperature is input from 8155 keyboards , it can receive one difference according to actual measurement value and the establishing value, this difference value is deal with PID, and then give this amount to the two-way silicon controlled rectifier. The two-way silicon controlled rectifier has different leading time in the given cycle T, this time is controlled by polarity’s pulse of touching of the two-way silicon controlled rectifier, this pulse of touching is provided by the P1.3 of 8031, it is synchronous with the zero pulse, and then input to control polarity of silicon controlled rectifier through the Photoelectric coupling and drive circuit, it can change the time of heating, at last this system can achieve the control aim. The part of the software is made up of main program, T0 cutting off service routine, and T1 cutting off service routine and so on. Keywords: single chip computer, temperature control, the hardware, PID algorithm