摘 要

隧道窑一般是一种连续性窑炉，内部密封，窑体建筑材料可以耐火、保温，形状为长直型，隧道可以经受高温条件下的烘烤。砖瓦初期称作砖瓦，通过窑车，在隧道内前行，经过一系列的热工过程，先加热，随后烘烧，在冷却带冷却，最终砖瓦坯体形成良好性能、质量合格的砖瓦制品。烧成带固定在隧道窑中部，形成原因是由隧道窑两侧的燃烧设备，在烧成带会有温度很高的烟气产生，这种高温烟气会流经隧道最后由窑头流出。隧道窑内的产品，首先要先预热，通常采用的方法是通过隧道窑的烟囱或通风机流动鼓入热空气，炉内前部分区域构成了隧道窑的预热区。隧道窑生产过程中具有连续性，因而可以在时间上增大产量，提高产品质量，而且其烧成环节简单，节省劳动力度。

本文首先论述传统控制调节在复杂工业工程中的发展历程，比对智能模糊控制与传统比例积分微分控制的差异，所设计隧道窑温度控制系统整体框架是以AT89C51单片机为中心，温度采集端选用热电偶作为集成，所使用的ICL7109是一种12位双积分型模数转换器，主要是为了降低误差，保持温度系统整体控制精度。窑炉系统作为一个复杂控制系统，其具有非线性、时变性等特点，窑炉温度控制包括三个部分,即熔化部、冷却部、通道部分的三部分温度控制，难以建立数学模型。随着自动控制技术日新月异的发展，以及模糊控制理论的出现，本系统采用的是以模糊控制为基础选取智能控制方案，实现最优化控制。

关键词：隧道窑 模糊控制 热电偶 ICL7109

Abstract

Tunnel kiln is generally a continuous kiln, the internal seal, kiln body building materials can be fire, heat, shape for the long straight type, the tunnel can withstand high temperature conditions of baking. Bottom laying track for kiln operation. Brick initially called brick, through the kiln car, in the tunnel before the line, after a series of thermal process, the first heating, followed by baking, cooling in the cooling zone, the final brick body to form a good performance, quality qualified Brick products. The firing zone is fixed in the middle of the tunnel kiln, due to the combustion equipment on both sides of the tunnel kiln, which produces a very high temperature flue gas in the firing zone. This high temperature flue gas flows through the tunnel and finally flows out of the kiln. The products in the tunnel kiln must be preheated first, usually through the tunnel kiln chimney or fan flow into the hot air, the front part of the furnace area constitutes a preheating area of the tunnel kiln. Tunnel kiln production process with continuity, which can increase production in time, improve product quality, and its firing is simple, save labor.

This paper first discusses the development of traditional control regulation in complex industrial engineering. Compared with the difference between intelligent fuzzy control and traditional proportional integral differential control, AT89C51 is the core, and the integrated temperature sensor composed of thermocouple is selected. A / D converter ICL7109, which maintains temperature control accuracy, is designed for a tunnel kiln temperature control system. The kiln system is a non-linear, time-varying complex system. The furnace temperature control consists of three parts, namely, the melting part, the cooling part, the channel part of the three parts of the temperature control, it is difficult to establish the mathematical model, with the development of scientific automatic control technology , Using fuzzy control to select intelligent control scheme, to achieve optimal control.

Key words: tunnel kiln fuzzy control thermocouple ICL7109

目录

第1章 绪论 1

第2章 玻璃隧道窑的发展概况 2

2.1 玻璃窑的分类介绍 2

2.2 玻璃窑温度控制的发展状况 3

第3章 结构设计方案选择 4

3.1 玻璃窑炉的工艺流程 4

3.2 玻璃窑炉的动态特性 5

3.3 隧窑系统的数学模型 7

3.3.1 熔化部温度的理论数学模型 7

3.3.2 冷却部温度的理论数学模型 8

3.4 隧道窑温度控制系统的控制方案选择 9

第4章 硬件设计 11

4.1 温度检测电路 12

4.2 信号处理电路 13

4.3 A/D转换电路 15

4.4 温度重置电路 16

4.5 显示接口电路 17

4.6 功率放大及执行电路 17

第5章 软件设计 18

5.1主程序模块 18

5.2功能实现模块 19

5.2.1 A/D转换子程序 19

5.2.2 中断服务子程序 21

5.2.3 步进电机驱动程序流程图 22

5.3运算控制模块 23

5.3.1标度转换 23

5.3.2 PID算法 25

5.4抗干扰措施 29

第6章 结束语 30

参考文献 31

附录A 总电路图 32

附录B 主程序代码 33

致谢 37

第1章 绪论

玻璃窑炉是一种热工艺设备，广泛应用在玻璃生产工艺过程中，并且玻璃的主要制作过程前期都是在玻璃窑炉内完成的，所以玻璃窑炉是整个玻璃工艺的核心。工厂生产玻璃的过程中，为了保证正常的生产，需要保证各个参数指标，尤其是在熔化过程的温度指标、窑压指标、液面指标以及泡界线指标，而温度指标控制是玻璃窑炉四项参数中最难控制的点，同时也是干扰工艺流程、产品质量的重要因素，窑炉内部存在着熔化平衡，这一过程与窑炉内部的温度是由直接的关系的。在所有玻璃窑炉控制操作中，温度控制也是受关注最多的一项。高温条件下，玻璃窑炉内不仅存在着物理反应，同时也存在着化学反应，这一系列的反应是极其复杂的过程。无论是在玻璃形成、澄清的过程，还是后续的均化和冷却成型等过程，都需要实现对温度的准确无误地控制。若温度控制无法得到保证，过程中玻璃液就无法正常的流动，所产生的泡界线就难以保证清晰，进而使产品产生诸多缺陷，可想而知，无论是产品产量还是产品质量，都会出现严重的问题。

玻璃窑炉温度系统作为一个复杂系统，其本身是具有非线性、时变性等多种特点的，控制系统的过程本身是一个自平衡的过程，其纯滞后时间常数比简单系统大的多，时间常数也是如此。与简单常规系统不同，玻璃窑炉各项变量参数如滞后时间、增益系数、时间常数在整个控制过程中与温度密切相关，会随着工艺过程情况改变而不断变化，窑炉自身也因为内外多项因素干扰的影响，传统PID控制无法正常实现最优化性能指标，无法实现高精度控制，对复杂传统工艺来说不能正常解决温度控制的问题。玻璃窑炉各变量耦合也是其一个特点。在玻璃窑炉温度控制过程中，使用传统PID进行控制，可以良好控制工作点附近某一个小范围，缺点是多项参数变化，系统波动较大，系统控制的及时性和稳定性难以把握，难以体现出控制系统具有完成高精度控制功能的特点。如今，玻璃窑炉温度控制朝着智能化、模糊控制方向发展，人工通过计算机来控制，最大化发挥系统性能，保证温度控制的及时与稳定。