基于8031单片机和继电器实现盐炉温控柜自动化控制系统的设计

　　作者：胡瑞玲 ,张军香, 段洪德

表面处理是机械加工、仪器仪表生产、电子产品制造等多种行业中非常重要的一个环节，它不仅使生产的产品美观、好看，而且更重要是可以起到对产品的防腐、防锈、防侵蚀等保护作用。因此表面处理的好与坏，直接影响到产品可靠性和使用寿命。我厂用于表面处理的盐炉是80年代初的产品，只能靠手动进行调节控制，且温度显示不直观，控制过程缓慢，生产出来的产品质量达不到当前相应要求。研制盐炉温控柜实现盐炉的自动化控制，使老产品通过改造达到目前同行业的先进水平，是盐炉控制柜设计总的目标和要求。

技术性能及要求

分别控制盐炉的化炉和升温过程。变压器触点固定，在化炉过程中采用逐渐提高电流的方法控制化炉的时间。设计、测量、显示温度范围：400℃_1200℃;温度控制精度：5℃;测量误差：3℃;热电偶：镍铬—镍铝（硅）热电偶;功率：380V/3相，165KW（每相电流250A）。具有设定温度及测量温度显示功能，具有工作电压及工作电流显示功能。数码管显示设定温度和测量温度，电压表和电流表显示工作电压和工作电流。具有紧急断电、漏电保护、过流保护等安全措施。

总体设计方案及系统组成

图1 盐炉温控柜原理方框图

盐炉温控柜原理方框图如图1所示，主要包括以下几个部分：

1、温度调节部分：温度调节由温度调节仪（温度检测及控制威廉希尔官方网站 ）完成，盐炉的温度信号由热电偶输入到温度调节仪，温度调节仪对输入的温度信号进行采样及模数转换，显示测量结果并与设定温度比较，输出温度控制信号。

2、化炉控制部分：主要由电位器组成，通过调整电位器改变化炉手控电压值控制脉冲产生的时间，进而控制固态继电器的导通，以达到控制化炉电流的目的。

3、脉冲产生及延时威廉希尔官方网站 部分：由变压器、整流器、运算放大器、定时器等组成威廉希尔官方网站 ，产生与50Hz交流电同步的触发信号，控制固态继电器的导通。触发信号产生的时间受温度调节仪和化炉信号的控制。

4、主控部分：包括控制按钮、空气开关、电磁继电器、固态继电器、保险丝、变压器及电流电压显示，其中控制按钮具有启动、紧急断电等功能，保险丝起到过流保护等功能。

具体威廉希尔官方网站 设计

温度检测及控制威廉希尔官方网站

温度检测及控制威廉希尔官方网站 原理框图如图2所示，它主要由热电耦、放大调整、A/D变换及接口、8031单片机系统和驱动威廉希尔官方网站 组成。其工作过程是，根据表面处理对盐炉的温度要求通过键盘对控制过程进行设定之后，单片机系统首先对六路镍铬—镍铝热电偶对炉内温度进行检测，并对检测到的数据进行相应的处理，最后单片机根据检测结果与设计值的差值大小输出控制信号，此信号经驱动威廉希尔官方网站 输出，送给固态继电器控制威廉希尔官方网站 ，并通过继电器威廉希尔官方网站 控制盐炉加热电压、电流的大小和时间来对盐炉的温度进行控制。

图2 温度检测及控制威廉希尔官方网站 方框图

固态继电器控制威廉希尔官方网站

固态继电器控制威廉希尔官方网站 如图3所示，主要由检零威廉希尔官方网站 、锯齿波形成威廉希尔官方网站 和脉冲形成威廉希尔官方网站 组成。固态继电器控制威廉希尔官方网站 的作用是将温度调节仪输出信号或化炉手控信号转换成控制脉冲，通过固态继电器控制三相交流电的导通时间，完成对输入功率的控制。其工作过程是检零威廉希尔官方网站 对50Hz、220V电源相位进行检测，产生与电源相位相一致的锯齿波，此锯齿波在同步脉冲形成威廉希尔官方网站 中与来自温控仪的直流信号进行比较，当锯齿波电压小于直流控制电压时，同步脉冲形成威廉希尔官方网站 输出正脉冲，使固态继电器导通，电源给负载供电。

图3 固态继电器控制模块方框图

直流控制电压变化将控制同步脉冲的宽度，宽度大则导通时间长，从而控制加到盐炉输入功率的大小。

其它威廉希尔官方网站

其它威廉希尔官方网站 主要由电流开关、交流接触器、数码显示工作状态指示威廉希尔官方网站 等组成。

软件设计

* 输入参数：设定温度、保温温度、报警温度、保温时间。

* 自动记录保温温度的开始时间，并在保温时间结束时，发出报警信号。

* 完成数据的采集（应可同时完成多个对象的数据采集），并根据采集到的数据进行显示，及输出相应对象的控制信号。

* 当任务结束时，可打印出测量温度及相应时间（每5分钟保存一次），表示温度和时间关系的曲线。

软件流程如图4所示。

图4 软件流程图

结语

盐炉温控柜的研制成功和使用，使原来的盐炉增加了自动控制功能，且操作简单，可靠性高。目前此产品已应用于不同车间3台盐炉，产品达到了设计指标要求。

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