唐山开平电加热导热油炉温度控制系统的设计

唐山开平电加热导热油炉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。

电加热导热油炉温控系统主要由温度传感器、温度调节仪、执行装置、被控对象四个部分组成。被控制对象是大容量、大惯性的电热炉温度对象，是典型的多阶容积迟后特性，在工程上往往近似为包含有纯滞后的二阶容积迟后；由于被控对象电容量大，通常采用可控硅作调节器的执行器。执行器的特性：电炉的温度调节是通过调节剂(供电能源)的断续作用，改变电炉丝闭合时间Tb与断开时间Tk的比值α,α=Tb/Tk。

电加热导热油炉调节加热炉的温度，在工业上是通过在设定周期范围内，将电路接通几个周波，然后断开几个周波，改变晶闸管在设定周期内通断时间的比例，来调节负载两端交流平均电压即负载功率，这就是通常所说的调功器或周波控制器；调功器是在电源电压过零时触发晶闸管导通的，所以负载上得到的是完整的正弦波，调节的只是设定周期Tc内导通的电压周波。设周期Tc内导通的周期的波数为n，每个周波的周期为T，则调功器的输出功率为P=n×T×Pn/Tc，Pn为设定周期Tc内电压全通过时装置的输出功率。控制形式

“开/关”型控制：这种控制是当温度高于设定值时，加热器关闭，反之则加热器开启，温度始终在一个范围内，见图，这种控制形式简单可靠，一般用于传导型或对流型加热的场合。

比例型控制：在一个温度范围内，（即通常说的比例带，一般为±10℃），当低于这个时，加热器满功率运行，高于这个范围，加热器被关闭，在这个范围时，则加热器功率随温度的升高而降低，最后稳定于某点，如图所示，比例型控制可消除″开/关″型控制的温度波动，但温度的稳定点因加热系统的不同而不同，见图。所以第一次开启加热系统并达到稳态时，要用手工对稳定点进行补偿；为了控制精度，比例控制一般不用于负载变化范围较大的场合

比例微积分控制（PID控制）：比例积分控制是在比例控制的基础上增加积分、微分控制，在正确设定PID参数后（也可自动设定），可减少或消除，起始时的温度波动和温度偏差，并很快在温度设置处稳定下来。见图，PID控制常用于控温精度较高或负载波动较大的场合。

串级控制：上述的控制，在负载变化较大时，其温度很难一直维持在设置值。为达到这一目的，我们可以增加一个和更多个传感器，监视负载的变化，在温度还未变化时，就及时调整功率，保证温度的稳定。例如，在一个加热流动介质的系统中，流量变化时PID控制要等温度变化时才会调整功率，这有一个较大的迟后性，而串级控制，有一个流量传感器，当流量变化时，功率就及时调整，保证了介质温度的稳定性。控制系统可以方便地和DCS系统联络，实现中央控制。

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