马弗炉温度控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

现如今，随着我国的工业水平的发展，越来越多的工业设备都融入了自动化的设计理念。本设计所介绍的就是其中一个常见的、运用广泛的设备——马弗炉。马弗炉（muffle furnace）是一种通用的加热设备。

马弗炉的优点十分显著，第一，马弗炉的稳定性强，马弗炉采用的双层壳体结构，能够保证高温实验炉持续稳定的运行，有些马弗炉还配备的有风冷系统，风冷系统能够使马弗炉壳体表面始终维持在一个比较低的状态。第二，马弗炉的保温耐用性强，对于高温加热炉来说，炉膛是很重要的组成部分，不论是在实验还是其他的热处理工作中，炉膛对工作效果都有着比较大的影响。高温马弗炉的炉膛材料使用的是高纯氧化铝多晶纤维，这种材质耐用性强，保温效果较好。第三、马弗炉的自动化程度高，在常规的同类加热设备中，都需要较多人工参与操作，现在随着技术的逐步发展，马弗炉的智能化程度逐步提高，它采用智能化温控系统，能够自动调节和自动整定功能，还可以编制多段的升温程序，使温度控制更为方便。第四，马弗炉的安全性高，马弗炉设定的有开门断电、漏电保护、过温报警等功能，使得马弗炉在使用过程中的安全性更高，它以多项安全防护为基础，保证了人员的操作安全，机械设备的使用安全，使用流程的安全。正因为如此，马弗炉在工业生产过程中被广泛的应用。

根据现如今马弗炉加热过程中的普遍情况，对于其温度控制不仅对所加热的产品有着重要的影响，且对其炉体本生的寿命损耗也具有十分重要的影响。因此，为了更好的发挥马弗炉的加热功能，对其炉温的控制十分重要。

2. 研究内容和预期目标

本课题基于单片机为控制和计算核心，对马弗炉温度进行控制，实现马弗炉温度更加稳、准、快的控制。设计温度监测与温度控制等外围电路，使得马弗炉同时具有使用方便，界面友好的特点。温度控制系统应能通过采集传感器所反映的关键信息，借助于控制核心和人机交互，配合相应的数据分析和计算算法，通过外部硬件电路设计，建立功能较为完备、界面友好、可以全自动运行的系统。

预期目标：

（1）掌握单片机基本原理、硬件组成及结构

3. 研究的方法与步骤

本课题主要着重于对温度采集和控制方式进行优化。对于数据采集，本课题将不采用离线式的单词数据连续采集，而是参照黄龙诚在《基于机理与数据混合驱动的高炉分布式炉温建模方法研究》中提出的模型。首先基于傅里叶传热定律建立炉壁的连续传热机理模型,接着利用模糊推理方法反推高炉内表面不同高度的周向温度分布,最后采用分段曲线拟合方法获得高炉整个内表面温度分布。

本课题硬件部分拟采用单片机为控制与计算核心，对采集到的炉温温度数据先进行初步处理，再输入至单片机中。采用模糊自适应pid控制，对数据进行校正，控制输入马弗炉的电压的占空比，从而实现对于炉温的控制。

其设计的主要步骤：

4. 参考文献

[1]齐晓旭.基于单片机的马弗炉温度控制器设计.安徽:合肥工业大学,2022：22-25

[2]何爱江 刘丽秀.马弗炉温度控制系统的改造 实验室研究与探索.2011,30(10)北大核心：6-8

[3]向凤琴.基于单片机的马弗炉温度控制系统 电子测量技术.2009,32(10)：3-4

5. 计划与进度安排

（1）2024-2-20～2024-3-03（2周）查阅和总结相关背景及技术资料，进一步细化研究计划，初步提出设计方案，撰写开题报告。

（2）2024-3-06～2024-3-17（2周）完善和优化设计方案，熟悉控制器硬件资源及编程技巧，完成器件选型。

（3）2024-3-20～2024-4-07（3周）设计电路原理图，制订程序框图，编制控制程序。