电热炉供热自动控制系统设计
1. 电热炉供热自动控制系统的研究意义
现如今人们的环保意识不断提高，为了节能越来越多的人选择使用电热锅炉来供热，其经济性、安全性以及较高的自动化程度也已被大家所认同。电热锅炉已成为工业以及民用供热、热水和洗浴等使用场所的首选设备，电热炉具有无污染、热效率高、无燃料运输和储备烦琐等诸多优点。现在使用的部分电热锅炉控制系统的设计还不完善，所以需要高性能的电热锅炉控制系统来取代原来的控制系统，帮助完善原有的控制系统。
电热炉温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，冶金﹑机械﹑食品﹑化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉﹑热处理炉﹑反应炉，对工件的处理均需要对温度进行控制[[1]]。因此，在工业生产和家居生活过程中常需对温度进行检测和监控。其升温、保温是依靠发热管加热，降温则是依靠环境自然冷却[[2]]。由于许多实践现场对温度的影响是多方面的，使得温度的控制比较复杂，电位差计式控制方法常被传统的电热炉温度控制系统所采用，它的主要缺点是：温度控制精度低，能源浪费，且存在较大的延时[[3]]。传统的加热炉电气控制系统普遍采用继电器控制技术，由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制，使控制系统的体积增大，耗电多，效率不高且易出故障，不能保证正常的工业生产。随着计算机控制技术的发展，传统继电器控制技术必然被使用单片机实现的智能控制所取代。这种温度控制系统经济高效稳定且维护方便，同时对改造传统的继电器控制系统有普遍性的意义。
2. 电热炉供热自动控制系统的国内外研究现状
通过阅读一些文献可知，国外从19世纪20年代开始使用电热炉[[4]]。到20世纪终于诞生了第一个分布式控制系统，一些较为先进的电热炉微机控制系统在欧洲和日本等发达国家开始研制。随着迷糊控制、自适应控制等的发展的出现，后来，很多国外研究人员将大型可编程控制器、智能控制算法以及智能控制器广泛用于电热炉控制行业，大大提高了电热炉控制水平。在国内对电热炉控制的研究起步较晚，先后经历了纯手工控制、单元组合仪表控制、微机控制和分散控制等四个阶段[[5]]。虽然在上世纪80年代末我国在电热炉控制中开始引入先进的控制技术，但受到经济技术条件限制，很多用在中小企业的电热炉设备仍比较落后。进入21世纪以来，随着先进技术的成熟，我国开始在新一代电热炉中大规模应用智能控制技术，开发和优化控制系统，成为一个发展前景很好的热门领域。特别是近年来随着市场竞争的加剧，工业生产过程要求低成本、大型化、高品质、高精度，所以控制策略的优化与改进已经成为一种大趋向[[6]]。
3.温度控制系统的发展概况
温度控制,在工业自动化控制中占有非常重要的地位。在生产过程控制中采用计算机的思想出现在上世纪50年代中期。来目TRW公司设计出一个采用RW-300计算机控制的聚合装置系统,计算机控制技术获得迅速的发展。20世纪80年代以来,自动控制系统的被控対象更加复杂化,他不仅表現在多输入、多输出的强耦合性、参数时变性和严重的非线性,更突出的是从系统对象所能获得的数据量相对的減少,以及对控制性能要求的日益提高。从理论上讲，工业控制的形成和发展经历了经典控制、现代控制、智能控制三个阶段[[7]]。随着多煤体计算机和人工智能计算机的发展,应用自动化控制理论和智能控制技术来实現先进的计算机控制系统,必将大大推动科学技术的进步和提高工业自动化系统的水平。温度控制经历了以下一些阶段:
(1)继电器控制
传统的继电器调温电路简单实用,通过继电器的通断来控制加热状态,但由于继电器动作频繁,可能会因触点不良面影响正常工作。文献提出改进的电路,采用主回路无触点控制,克服继电器接触不良的缺点,且维修方便,其共同的缺点是继电器只有“0”、“1”两种状态，所以超调较大,精度不高,温度控制范围较小。
（2）PID控制
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