学文网温度控制系统第1篇
论文摘要：实验结果显示该系统的先进性。介绍以单片机为核心的PID控制温度控制系统，并给出了系统的硬件与软件设计方案。
中***分类号：TP273+.4文献标识码：B
0引言
控制仪表性能指标对温度控制有很大的影响，因此，常采用高性能调节仪表组成温控系统对被控对象（温度）进行严格控制。本文介绍以单片机AT89C51为核心器件构成的温度控制系统，它具有测量、控制精度高、成本低、体积小、功耗低等优点，可制成单机，广泛应用于冶金、化工、食品加工等行业对温度进行精确控制。
1温控系统结构与工作原理
温控系统的结构如***1所示。热电偶测量出电炉的实际温度（mv信号），经放大、线性化、AD转换处理后送入单片机接口。由键盘敲入设定温度值，此值与经AD转换过的炉温信号存在一差值（假如两者温度不一致），由单片机PID调节电路进行比例、微分及变速积分算法对温控箱进行恒温控制。该系统采用传统的AT89C52单片机，其硬、软件完全符合系统的要求，为满足测控精确度的要求，AD电路选用12位转换器，分辨率为2-12。本系统采用三相数字过零触发器对六只晶闸管（Y接法均可）进行输出功率控制，即在电源电压过零时触发晶闸管，利用PID信号产生的控制信号使电流每周期按规定的导通波头数导通负载，达到控制输出功率，也就是控制炉温的目的。采用过零触发可减少电网谐波的产生，触发器与单片机光电隔离，可减少电网对微机的干扰，调功方式下电加温炉的平均功率为：P=3nU2NR(1)
式中：P为输入电炉的功率；R为电炉的等效电阻；U为电网相电压；n为允许导通的波头数；N为设定的波头数。
注：公式（1）为负载Y接法适用
2系统控制软件设计
2.1PID参数的优化系统采用遗传算法（GeneticAlgorithm,简称GA）离线优化PID参数[1]。20世纪70年代由美国J．Holland教授提出的遗传算法（GA）[2]是一种模拟生物进化过程的随机化搜索方法。它采用多路径搜索，对变量进行编码处理，用对码串的遗传操作代替对变量的直接操作，从而可以更好的处理离散变量。GA用目标函数本身建立寻优方向，无需求导求逆等复导数数学运算，且可以方便的引入各种约束条件，更有利于得到最优解，适合于处理混合非线性规划和多目标优化。系统采用二进制编码选择来操作，我们称为染色体串（0或1），每个串表示搜索空间的一个点。它模仿遗传进化的步骤，引入如繁殖、交叉和变异的方法，在所求解的问题空间进行全局的、并行的、随机的优化搜索[3]。
本系统用GA算法对PID离散化表达式[3]中的3个PID参数KP、KI、KD进行离线优化设计，从而使系统的性能达到最优。本例中用C语言编写的算法流程***如***2所示。
取采样周期：T=80s；GA离线优化结果为：积分时间：TI=240s；微分时间：TD=80s；比例系数：KP=6；积分系数：KI=KPTTI=2；微分系数：KD=KPTDT=6。
2.2变速积分PID控制算法在传统的PID算法中，因积分增益KI为常数，故在整个调节过程中其值不变。但系统对积分的要求是：偏差大时，积分作用减弱，否则会产生超调，甚至出现积分饱和；反之则加强，否则不能满足准确性的要求[4]。引进变速积分PID控制算法能使控制性能得以满足。其基本思路为：偏差大时，积分累积速度慢，积分作用弱；偏差小时，积分累积速度快，积分作用强。为此，设置系数f[E(K)]，它是偏差E(K)的函数，当[E(K)]增大时，f[E(K)]减小；反之则增大。每次采样后，用f[E(K)]乘E(K)，再进行累加：
PI(K)=KI{+f[E(K)]E(K)}(2)
式中：PI(K)表示变速积分的输出值。
f[E(K)]与E(K)的关系可表示为：
E(K)≤B
B<│E(K)│≤A+B
∣│E(K)│>A+B
将P(k)代入PID算式，得：
P(K)=KPE(k)+KI{+f[E(K)]E(K)}+KD[E(k)-E(k-1)](3)
变速积分PID控制算法程序框***如***3所示。
在此系统中，采用简单的变速积分PID控制，经实验验证，取A=10，B=2效果良好。
2.3系统主程序设计系统的软件设计在89C52单片机上，由单片机控制的主程序包括初始化、显示面板管理及各子程序调用。温度信号的采集、数字滤波、标度变换、温度显示、变速积分PID控制算法等功能的实现由各子程序完成。软件还包括对系统的保护和快速加温的切换等。软件流程***如***4所示。采样周期通过AT89C52的定时器T0和软件计数实现。
3实验结果
实验中采用10kw电阻炉将温控对象从室温加热到300℃，并使炉温保持在此温度，温度值上下波动±0.5℃。测得系统的动态性能为：延迟时间td=150s，超调量σ=3.1℅，上升时间tr=650s，调节时间tc=320s。对于时间常数较大的温度控制系统，系统的动态性能指标较好。
温度控制系统第2篇
文中系统介绍了本设计的硬件系统连接***，软件流程***，同时简要的介绍了该设计中所用到的各种元器件的主要用途及使用。经理论和实践的证明，该设计有很高的使用价值，且其功能完善，抗干扰能力强.
关键词：热电偶 可控硅 温室 单片机
ABSTRACT
This design is composed by independent temperature and humidity sensor and 8031 single-chip microcomputer. Through independent temperature and humidity recalled circus composed by independent temperature and humidity sensor， and enlarge equipment and A/D alternated department. Then showing it， the number could control the temperature of the warm room， the single-chip microcomputer looks into the temperature of the warm room， the data got from A/D alternation will be sent to the computer， and will be judged and calculated， then output the data， so that we can control the warm power of the electric oven， so that we can achieve the goal of controlling the temperature. The design also has the function of showing， warning and choosing the controlled state.
In the paper， we introduce systematic chant of the hardware and software， also， the paper introduced the main function and use of all kinds of parts briefly. All have been proved by the theory and practice， the design has high ratio performance to price， and its function was perfect， strong disturbance resistant， so it has good pragmatic value and great development in future.
Keywords: independent ; control ; show
目 录
绪论 1
第一章 系统性能指标及方案确定 2
第二章 系统的硬件设计及芯片介绍 4
第一节 硬件系统的设计原则和采用方法 4
第二节 芯片介绍 5
第三章 前向通道的设计 17
第四章 后向通道的设计 23
第五章 人机通道的设计 27
第六章 抗干扰技术 29
第一节 干扰的作用机制及后果 29
第二节 数字信号输入的软件抗干扰措施 30
第七章 系统软件的设计 31
第一节 专用模块的程序设计 31
第二节 主程序设计 43
结束语 55
参考文献 56
附录………………………………………57
绪 论
温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金，机械，食品，化工等种类工业中广泛使用的各种加热炉，热处理炉，反应炉等对工件的处理温度要求严格控制，以及在农业等方面的温室的温度控制，微机控制技术在这方面的应用，使温度控制技术指标得到了大幅度的提高。
本设计是温室温度控制系统，其基本控制原理是：单片机定时对炉温进行检测，经A/D转换得到相应的数字量，在送到微机进行相应的判断和运算，输出控制量控制加热功率，从而实现对温度的控制。系统结构***如下
点及用途：
由于该系统仅实现单一的温度控制，所以硬件结构简单，而接口及外扩芯片应用较少，成本低，在抗干扰措施上硬件采用了光电隔离，软件采用滤波程序，所以系统抗干扰的能力强，稳定性好，能满足工业中各类温度控制要求。
第一章 系统性能指标及方案的确定
系统要求的主要技术指标：
（1）要求温室温度分三档：一档为温室、二档为40℃、三档为50℃。
（2）具有实时显示温度（三位××.×℃）。
（3）当不能保证要求温度时，给出报警信号。
系统分析及总体设计方案：
一、硬件电路方案的确定：
（1）温度检测元件及放大器，A/D转换芯片选择：
温度检测元件及放大器放大倍数的选择，按控制范围和精度要求考虑。该部分采用热电偶，因为热电偶是温度测量中使用最广泛的传感器之一。放大器选择AD521，A/D转换用0801使量化误差满足性能指标要求。
（2）温度控制电路选择：
温度控制电路采用了可控硅调节规律方式。双向可控硅在50HZ交流电源和 加热电路中，只要在给定周期里改变可控硅开关的接通时间，就能改变加热功率的目的，从而实现温度调节。
(3)人机通道方案选择：
报警电路的选择：由于该系统所控制的温度有确定的范围，这就要求报警电路有上下限报警并指示功能，因此，可采用声光报警，即声音报警采用蜂鸣器接到8031的P6口上，而发光报警采用发光二极管即可并有红黄之分，区别上下限，正常运行时绿等亮。
定时电路的选择：由于该系统主控电路的电源为220V/50HZ，工频交流电，经电压比较器LM311，过零触发器MC14528后产生频率为50HZ的单稳态脉冲，此时脉冲一路作为触发脉冲，一路作为该系统的外部定时（100ms）送给T0，T1计数器计数。
二、 软件方案确定：本设计是采用传统的PID控制，比较实际温度和炉温得到的偏差，通过对偏差的处理获得控制信号来调节可控硅的通断，用以实现对电阻炉的控制，从而调节温室温度。
三、 软、硬件功能划分
软件和硬件是计算机系统的两大组成部分，它们的目的是一致的都是为了解决特定的问题，实现特定的功能；他们的作用是相辅相成的，如果增加软件的任务，就能减少硬件的任务，简化硬件电路；相反加重硬件的任务，增强硬件的功能则可减轻软件的负担，简化编程。因此，合理地分配软件所承担的任务充分利用MCS-51本身丰富的软件硬件功能，特别是它的软件控制功能，力争用最少的外部电路构成系统，完成系统要求的任务。
1.硬件
（1） 前向通道：包括传感器（热电偶）、A/D转换器（ADC0801）、放大器（AD521）
（2）人机通道：包括显示电路、拨码盘、报警电路
（3）后向通道：包括脉冲触发电路、两个加热电路
2.软件
（1）温度检测：包括定时采样和软件滤波。
（2）温度控制的实现：即根据温度给定值的大小，决定2台电炉的通电与断电实现温度控制。
（3） T。定时器产生每一次的定时中断，作为本系统的采样周期，T1计数器决定控制脉冲的时间。
（4） 显示有关状态。
（5） 输出报警信息。
四、 系统结构框***及基本工作原理
温度控制系统第3篇
【关键词】PLC；控温系统
一、PLC系统总体设计方案
PLC控温系统主要包括硬件系统和软件系统两大部分。硬件部分由测温电路、电压/频率转换电路、PLC控制电路、加热控制电路和显示电路等构成，如***1所示。
软件部分应用三菱FX系列PLC可编程控制，型号为FX2n-32MR。
PLC控温系统工作原理：在测温电路中LM35温度传感器测量加热装置的温度，把测得的实际温度转换成电压信号送到电压/频率转换电路，在电压/频率转换器（LM331）的输出端输出脉冲，PLC对脉冲计数。由PLC程序将脉冲个数转换为实际温度，与由拨码开关设定的温度进行比较，若设定温度大于实际温度，则继电器吸合，加热装置开始加热。等加热到设定温度时，继电器自动断开停止加热。PLC将此时的实际温度值送到译码器（CD4511），译码器将输入的BCD码转换成七段码，在LED数码管上显示出来。
二、PLC控制器
PLC是一种通用的智能化工业控制设备，其档次和功能面向各种各样的应用，众多的生产厂家提供各种系列且功能各异的产品。目前常见的国内外的PLC产品的型号有几百种。
PLC作为新一代的工业控制器具有通用型好、实用性强、硬件配套齐全、编程简单易学等优点。其基本组成中央处理单元、存储器、输入输出模块、编程器。此次PLC设计采用FX2N-32MR，FX是三菱公司的产品，2N是系列序号，32是输入输出点，输入16点，输出16点，M是基本单元类型，R是继电器输出，可以输出交、直流。PLC的供电电源为50HZ、220V的交流电，FX系列PLC有直流24V输出接线端，该接线端可为输入传感器提供直流24V电源。
PLC开关量输出接口按PLC机内使用的器件可以分为继电器型（R）、晶体管型（T）和晶闸管型（S）。输出接口本身都不带电源，在考虑外驱动电源时，需要考虑输出器件的类型，继电器型的输出接口可用于交流和直流两种电源，晶体管型的输出接口只适用于直流驱动的场合，而晶闸管型的输出接口只适用于交流驱动的场合。
参考文献
[1]杨青杰.三菱FX系列PLC应用系统设计指南[M].北京：机械工业出版社，2008.4.
[2]高勤.可编程控制器原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2006.8.
温度控制系统第4篇
【关键词】 通风制曲；温度控制；自动控制；程序设计
1 前言
制曲是酿造过程中重要工序之一。曲子的优劣将直接影响到成品的风味口感、理化指标以及原料的利用率。制曲过程中按生长阶段可分为孢子发芽期、菌丝生长期、菌丝繁殖期、及孢子着生和孢子成熟期。每一生长阶段所需要的温度是不同的，每一个生长阶段都有其最适宜的温度范围。控制好制曲过程中曲池每一阶段的温度，对酶系的生长状况以及杂菌的控制将起到至关重要的作用。
***1 制曲过程温度设定***
2 曲池及通风制曲介绍
考虑到成本等诸多因素，目前国内普遍采用通风制曲的方法。曲池一般长9米、宽2.1米、壁厚0.15米。可分为上下两部分，上部分是曲料箱盛放曲料。下部分是风道，风道与曲料箱之间铺设带通风孔的铁板。曲料均匀的平铺在曲池中，料层厚度一般在25~30cm之间。
***2 通风制曲示意***
3 制曲温度自动控制系统
3.1控制系统模型设计：根据上面的介绍我们可以看出，制曲温度控制的关键是调节风机的风量。通过对风机风量的控制，调节曲料温度的升高和降低。从‘***1’中我们可以看到，由于曲霉生长具有周期性，因此可以为制曲过程中不同的时间点选择适宜的温度目标值。通过在曲池中插入热电阻/热电偶，实时检测曲料温度。自此，我们便获得了自动控制系统中所需的全部要素。
被控对象：曲料温度（风机风量）
检测机构：热电阻/热电偶
执行机构：鼓风机。
***3 制曲温控自动控制系统示意***
3.2控制系统及程序设计：为了节约成本提高效益，鼓风机采用变频器控制。风机转速根据经验值设定两档调节，曲池温度过高时采用高档位，温度过低时采用低档位。采用模拟量模块采集热电阻检测的实时温度数据并反馈到控制系统中。控制系统根据预先设定的曲霉生长周期所需的温度目标值，控制变频器变换高档位或低档位。实现对制曲过程中温度的自动调节。
控制程序如下：
;*************************************************
; PROCESS IA_TP - TEMPERATURE CONTROL
;**************************************************
IA_TP_INI: TST TIMER
IFLT JUMP IA_TP_190 ;Timer incorrect
BCLR MPRI101 ;\TIMER NOT CORRECT
CMP TIMER,PARRANG1
IFLT JUMP IA_TP_20 ;First stage
CMP TIMER,PARRANG2
IFLT JUMP IA_TP_40 ;Second stage
CMP TIMER,PARRANG3
IFLT JUMP IA_TP_60 ;Third stage
CMP TIMER,PARRANG4
IFLT JUMP IA_TP_80 ;Fourth stage
JUMP IA_TP_170 ;Finish
IA_TP_020: MOVE TP_ST1，IA_TP_SET
JUMP IA_TP_100
IA_TP_040: MOVE TP_ST2，IA_TP_SET
JUMP IA_TP_100
IA_TP_060: MOVE TP_ST3，IA_TP_SET
JUMP IA_TP_100
IA_TP_080: MOVE TP_ST4，IA_TP_SET
JUMP IA_TP_100
IA_TP_100: CLR IA_TP_LOOP
CLR IA_TP_TOT
MOVE 10,TIME01
IA_TP_120: READP "IAGP1",IA_TP_POT;Get temperature value
TST IA_TP_POT ;Test sensor
IFEQ JUMP IA_TP_180 ;If temperature=0 alarm & Go emergency
BCLR MPRI100 ;\TEMPERATURE SENSOR NOT CORRECT
MOVE IA_TP_POT,TP_REG20
MUL 10000L,TP_REG20,TP_REG21
DIV 1024,TP_REG21,IA_TP_IST ;Analog digital conversion
ADD IA_TP_IST,IA_TP_TOT,IA_TP_TOT
INC IA_TP_LOOP
LOAD IA_TP,IA_TP_140
IA_TP_140: TST TIME01
IFNE JUMP IA_TP_120
DIV IA_TP_LOOP,IA_TP_TOT,IA_TP_MID ;Get temperature average value
CMP IA_TP_MID,IA_TP_SET
IFLT JUMP IA_TP_150
JUMP IA_TP_160
IA_TP_150: BSET MDHIGH ;\MOTER HIGH SPEED
BCLR MDLOW
JUMP IA_TP_200 ;Exit
IA_TP_160: BSET MDLOW ;\MOTER LOW SPEED
BCLR MDHIGH
JUMP IA_TP_200 ;Exit
IA_TP_170: BCLR MDHIGH ;\MOTER STOP
BCLR MDLOW
BSET MDSTOP
JUMP IA_TP_200 ;Exit
IA_TP_180: BSET ALARM
BSET MPRI100 ;\TEMPERATURE SENSOR NOT CORRECT
JUMP IA_TP_200 ;Exit
IA_TP_190: BSET ALARM
BSET MPRI101 ;\TIMER NOT CORRECT
JUMP IA_TP_200 ;Exit
; -------- EXIT --------
IA_TP_200: LOAD IA_TP,IA_TP_INI
PEND
在控制程序中，我们将采样周期设为10分钟，以10分钟内曲料的平均温度作为曲料当前温度值。这样做可以防止由于受外界干扰或温度瞬时变化造成的风机频繁变换高低档，而引起曲料温度上下剧烈波动。提高成曲质量、延长设备使用寿命。
4总结
在该控制系统中仅以一个曲池为例，介绍了曲池自动温度控制系统的设计。现实制曲车间中，往往有几十甚至几百个曲池。这种方法仅是在原有车间中进行简单改造，改造成本低廉。采用温度自动控制的方法用一台控制器可以同时控制多个温控系统。采用集中控制将大大降低单位成品的设备资金投入。自动控制系统可以有效减少用工数量、降低工人劳动强度、提高产品质量，全面提升企业效益和产品竞争力。经济效益及社会效益显著。
参考文献
[1] 《怎样选择制曲时间》，张恒福，《中国调味品》 1981年10期
[2]FIDIA CNC AUCOL LANGUAGE PROGRAMMING MANUAL V2R10 MD01329
温度控制系统第5篇
关键词：环境控制；加热；温度；相对湿度
中***分类号：S625.51 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161131021
引言
温室内植物在生长过程中经过光合作用和蒸腾，温度和相对湿度会发生变化，影响植物健康生长。光合作用是植物将二氧化碳和水转换为有机物，并释放出氧气的生化过程。蒸腾作用是指土壤中的水分经由植物表面，以水蒸气状态散失到大气中的过程，植物通过根系吸水、体内输水和叶面气孔开放等过程，从土壤中代谢所需的营养和水分，来营养它们的叶子和其它器官。相对湿度，是指空气中的水分在凝结成液态之前，每单位体积最大含水量与同温度下饱和空气中所含水蒸气的质量之比。
植物只能在一定的温度和相对湿度范围内才能够茁壮成长，否则不能就健康生长，甚至出现病态。植物对温度和相对湿度的变化非常敏感，必须提供人工监测，在大多数温室内种植多叶植物和蔬菜，温度需要保持在18～22℃之间，相对湿度保持在75%～82%之间，才能保证植物健康生长。
在封闭的温室环境中，相对湿度增加，导致水份从土壤里的蒸腾变得很难控制。通常采用控制温室内的相对湿度的措施，把温室中潮湿的热空气定期释放出去，替换吸入温室外冷空气。此过程空气温度和相对湿度都会产生较***动，所以温室的管控需要消耗很多的能量，费用支出也是比较昂贵的。
1 自动控制系统的组成
温室温湿度控制系统由空气循环系统、热交换系统和自动控制系统组成。技术关键就是控制温室温度和相对湿度，通过定期将温湿的空气排放到温室外面，并置换通过加热处理的室外冷空气，当温湿的空气排出时，温室温湿度控制系统引M适度加热的室外空气。该方法，对控制温室内温度和相对湿度的波动具有显著功效。
热交换系统通过选择“通风”模式或“维护”模式进行操作。空气循环系统和热量交换系统包括2个阶段，第一阶段热空气流出时使用制冷剂，制冷系统产生的热量通过热交换机用于第二阶段加热温室外面进入温室的冷空气。通过大功率的散热器和排气风机系统中相对较长的空气管道，排气热交换器选择性地驱动温暖潮湿的空气从温室内排出温室外，或把外面的空气引入温室中。换热器包括可控制温室外面冷空气通过高效的散热器入口和较长的空气管道进入热换热系统，自动控制系统控制整个系统的正常工作。
在通风操作模式下，温室温湿度控制系统控制驱动温室内湿热空气通过排气散热器排到温室外面，并驱动进气风扇系统将温室外面空气吸入温室，通过散热器交替排放温室内气体和吸入空气。通风时，散热器制冷液体吸收被排放的热空气热量，通过通风散热器到进气散热器，制冷系统传输这部分被提取的热量并用于进气散热器循环加热进气风扇系统吸入温室的冷空气。也就是说，排气热交换器冷却通风空气温度的幅度可等于外部空气的温度，进气散热器加热空气可达到温室所需的温度范围。
在维护操作模式下，温室温湿度控制系统控制温室运行在植物健康生长所需的范围内。通过相对缓慢而稳定地将大量室外空气加热，加热后的热空气进入温室。温室温湿度控制系统控制进气和排气风扇系统来引入外部空气进入温室并加热到所需的温室温度。外部空气进入的速度决定了温室内的气压，保证温室内气压略大于大气压力。随之而来的就是温室内空气泄漏，空气泄漏的速度等于空气流入温室的速度。制冷系统产生的热能同时被用于加热流入的温室外面空气。
进入维护模式时，需要通过开关来控制通风的持续时间和频率。温室温湿度控制系统控制温室的温度和相对湿度。
温室温湿度控制系统包括2组换热器，每组换热器包括散热器和驱使空气流动进行散热的风扇系统；第一组换热器为制冷剂循环系统，制冷剂在2组换热器之间循环流动；加热器可加热制冷剂；控制器在通风模式下，加热器加热制冷剂，第一和第二风扇系统驱动从外面流入的空气，通过散热器获得制冷剂的热量。维护模式使用第一风扇系统，空气从内部流向温室外面，通过散热器时，制冷系统储存了散出的热量；通风系统使用第二个风扇系统，驱动温室外面的空气流入温室，并在通过进气散热器，获取储存在制冷系统中的热量。当然也可以选择第三换热器控制温室内的热空气，它包括散热器，接收第二风扇系统通过加热制冷剂得到的空气，再通过散热器加热，然后流入温室里面。该装置的流量控制是可控制的。可选则在通风模式下，控制器控制流体阀门，连接第一制冷系统和第二制冷系统。
在维护模式下，控制器控制第三热交换器，极大地避免吸收温室内的热量。控制器能够控制温室内的热空气，当内部空气温度下降到低于预定的最低温度时，第三热交换器可加热温室内空气。控制器还可控制风扇系统，第一换热器和第二换热器将大量的成正比的空气按照平均流量吸入温室内。可选流量在2500m3/h至3000m3/h。或3000m3/h 至3500m3/h，或等于约3000 m3/h。
在温室中如果相对湿度大于预定的最低相对湿度，那么控制器将控制设备运行在通风模式下。控制器可以按固定时间切换通风模式和维护模式的间隔。在通风操作模式下，重复频率可为1Hz/h。也可以使用控制器来操作，控制2种模式的开始和结束时间。
2 控制系统工作原理
温度控制系统第6篇
关键词：计算机系统；现场总线；工业以太网
中***分类号：S624.4+4 文献标识码：A
热轧机温度控制系统由可逆轧机温度控制系统和连轧机温度控制系统组成。它们之间采用高速工业以太网通讯方式进行数据传输，高温测量传感器的信号通过现场总线传送到温度控制单元，计算机通过数学模型的信息处理，输出控制信号，控制轧机电机传动系统的速度和喷射系统流量，实现带材的温度控制在允许的范围内。
下***为热轧机计算机控制系统：
热轧机轧制过程中，可逆轧机和连轧机的带材温度变化，直接影响带材的质量和板形，所以，为了保证连轧机能轧制出优质的产品，精确控制可逆轧机出口转移坯料的温度是非常必要的。但是，需要考虑与温度控制相关的主要问题：带材宽度、不同的合金和用途。它们对温度控制的要求是不同的。特别是不同的合金，轧制过程中，带材的温度变化是不同的。考虑到上述问题，首先在可逆轧机出口安装了带材温度控制系统，其包括：控制计算机系统、喷射系统、温度检测系统。
可逆轧机温度控制过程：
可逆轧机出口安装了冷却带材的喷射装置，喷射设备分区控制，每个区域的喷嘴控制阀可以***控制。另外，一个高温检测传感器T1安装在喷射区的入口侧，另外一个高温检测传感器T2安装在喷射区的出口侧。带材温度控制过程中，预先设定冷却液的流量、温度和喷射区域，当带材通过喷射区时，又控制计算机控制带材的移动速度、冷却液的流量和喷射时间，带材通过喷射区的速度是根据喷射区入口高温传感器T1的测量温度偏差进行修正的，带材通过喷射区时，将导致带材温度下降，并且，温度下降的多少是由带材通过喷射区域的速度和时间长短决定的.速度控制由过程控制器完成，因此，带材的温度能精确控制。
带材向前控制：喷射区入口的高温传感器T1测量带材进入喷射区时刻的温度，并且，将温度信号通过现场总线传输到过程控制计算机，计算出该时刻带材的速度和进入喷射区的温度测量点的间隔。
带材向后控制：带材温度由喷射区出口的高温传感器T2测量，根据带材出口的目标温度与设定温度比较偏差，通过比例、积分控制对轧制速度进行修正，调节温度测量点的间隔。
可逆轧机温度控制的结果，带材在整个长度方向的温度偏差在正负5℃的稳定状态。
下***为可逆轧机带材温度控制***：
连轧机的带材温度控制过程：
连轧机温度控制系统中，连轧机的速度控制是预设定控制。连轧机F1#机架的入口安装了一个高温测量传感器T3 ，用来检测连轧机入口带材的温度，根据温度的测量值，过程控制计算机通过计算机内部的数学模型预设轧制速度控制基准。F3#机架的出口安装了一个高温测量传感器T4，用于测量最终带材出口的温度，两个高温传感器的测量值通过现场总线传送到计算机控制系统与目标温度值比较，对轧制速度基准进行反馈修正。连轧机轧制时，F1#机架入口带材的温度和F3#机架出口的带材温是不同的，温度变化范围在正负150℃左右，校正轧制速度和反馈温度控制是为了更有效地控制带材长度方向的温度更接近目标温度，带材的温度直接影响带材表面的光洁度和深度冲压性能。
由于带材与冷却液、轧辊之间的热传递，造成热量的变化，影响出口带材温度的控制，所以，连轧机入口带材的温度衰减和波动用于温度负反馈控制，校正每个机架的轧制速度基准。更好地控制带材的温度更接近目标温度。
下***为连轧机温度控制系统块***：
温度控制系统第7篇
应用程序与OPC服务器之间必须有OPC接口，OPC规范提供了两套标准接口:Custom标准接口和OLE自动化标准接口，通常在系统设计中采用OLE自动化标准接口。OLE自动化标准接口定义了以下3层接口，依次呈包含关系。OPCServer(服务器):OPC启动服务器，获得其他对象和服务的起始类，并用于返回OPCGroup类对象。OPCGroup(组):存储由若干OPCItem组成的Group信息，并返回OPCItem类对象。OPCItem(数据项):存储具体Item的定义、数据值、状态值等信息。3层接口的层次关系如***2所示。
2菇棚温度控制系统的设计
2．1菇棚的温度控制原理宁夏南部山区杏鲍菇生产基地采用大棚式培养方式，作为对杏鲍菇生长起最重要影响的因素，温度显得尤为重要［8］。菇棚温度采用自动记录仪对温度进行检测，利用空调对菇棚温度进行调节。由于温度控制系统具有大时变、非线性、滞后性等特点，采用模糊控制非常合适［9－10］。本文对菇棚的温度进行了控制设计，最终采用模糊PID控制方案，达到对温度的实时控制，从而将出菇阶段的温度控制在14～17℃的范围之内。菇棚温度控制系统的原理如***3所示。***3中，虚线框内的部分在工业控制环境中大多由PLC等控制设备完成，而这些设备很难实现模糊PID的控制功能。因此，将虚线框部分在Simulink中实现，把在Simulink中创建的模糊PID控制器直接应用到现场设备中。菇棚实时温度控制系统原理***如***4所示。***4中，该系统以PCACCESS软件作为OPC服务器，用MATLAB/OPC工具箱中的OPCWrite模块和OPCRead模块与Simulink进行数据交换。传感变送装置检测温度后将电信号传送给S7－200PLC的模拟量输入模块EM231，经过A/D转换后得出温度值;PCACCESS软件从PLC中读取温度值，通过OPCRead模块传送给Simulink;在Simulink中与设定的温度值进行比较后，进行模糊PID计算，将结果通过OPCWrite模块传送给PCACCESS软件，经PCACCESS软件写入到PLC中，计算分析得出数字量，输出到模拟量输出模块EM232，经D/A转换为电信号送给温控装置(空调)，实现对菇棚温度的模糊PID控制。2．2模糊PID控制系统2．2．1模糊PID控制器的设计菇棚的温度控制系统是一个复杂的非线性系统，很难建立精确的数学模型，而常规的PID控制则需建立被控对象的精确数学模型，对被控过程的适应性差，算法得不到满意的控制效果。单纯使用模糊控制时，控制精度不高、自适应能力有限，可能存在稳态误差，引起振荡［11－12］。因此，本文针对PID控制和模糊控制的各自特点，将两者结合起来，设计了模糊PID控制器，可以利用模糊控制规则对PID参数进行***修改，从而实现对菇棚温度的实时控制，将出菇阶段的温度控制在14～17℃的范围之内。基于上述分析，将菇棚温度作为研究对象，E、EC作为模糊控制器的输入，其中E为设定温度值与实际温度值的差值。PID控制器的3个参数KP、KI、KD作为输出。设输入变量E、EC和输出变量的KP、KI、KD语言值的模糊子集均为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}={负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，误差E和误差变化率EC的论域为{－30，－20，－10，0，10，20，30}，KP的论域为{－0．3，－0．2，－0．1，0，0．1，0．2，0．3}，KI的论域为{－0．06，－0．04，－0．02，0，0．02，0．04，0．06}，KD的论域为{－3，－2，－1，0，1，2，3}。为了论域的覆盖率和调整方便，均采用三角形隶属函数。根据对系统运行的分析和工程设计人员的技术知识和实际操作经验，得出KP、KI、KD的模糊控制规则表，如表1所示。利用Simulink工具箱，建立系统的模糊PID控制器的模型，如***5所示。2．2．2系统的仿真菇棚温度的传递函数采用G(s)=e－τsαs+k。其中，α为惯性环节时间常数，α=10．3s/℃;k=0．023;τ=10s，为纯滞后时间。设定菇棚温度值为15℃，常规PID控制器的仿真结果如***6所示，模糊PID控制器的仿真结果如***7所示。结果表明，菇棚温度控制系统采用模糊PID控制器具有超调小、抗干扰能力强等特点，能较好地满足系统的要求。
3Simulink与S7－200PLC数据交换的实现
PCACCESS软件是专用于S7－200PLC的OPC服务器软件，它向作为客户机的MATLAB/OPC客户端提供数据信息。在菇棚温度控制系统中，模糊PID控制器的输出值和反馈值就是Simulink与S7－200PLC进行交换的数据。实现数据交换的具体步骤如下:1)打开软件PCACCESSV1．0SP4，在“MicroWin(USB)”下，单击右键设置“PC/PG”接口，本文选用“PC/PPI(cable)”。然后，右键单击“MicroWin(USB)”进入“新PLC”，添加监控S7－200PLC，本文默认名称为“NewPLC”。右键单击所添加的新PLC的名称，进入“NewItem”添加变量，本文为输出值“wendu1”和反馈值“wendu2”，设置完成，如***8所示。PCACCESS软件自带OPC客户测试端，客户可以将创建的条目拖入测设中心进行测试，观察通信质量，如***9所示。测试后的通信质量为“好”。2)打开MATLAB，在工作空间输入命令“opctool”后，将弹出OPCTool工具箱的窗口，在该窗口的MAT-LABOPCClients对话框下单击右键，进入“AddClient”添加客户端，用户名默认“localhost”，ServerID选择“S7200．OPCServer”;与PCACCESS软件连接成功后，在“S7200．OPCServer”中添加组和项，把在PCACCESS软件中创建的两个变量“wendu1”和“wendu2”添加到项中，操作完成后结果如***10所示。3)新建Simulink文件，导入模糊PID控制器模型，调用OPCWrite模块、OPCRead模块和OPCConfigura-tion模块，设置OPCWrite模块和OPCRead模块的属性，把OPC工作组中的变量“wendu1”添加到OPCWrite模块中，把变量“wendu2”添加到OPCRead模块中，设置完成后两个模块与控制器相连，如***11所示。这样，基于Simulink和S7－200PLC的模糊PID实时温度控制系统的设计就完成了。
4结论