1.课题来源
依据老师的要求来设计的课题。
2选题依据、背景情况
温度是是工业上常见的被控参数之一，特别在冶金、化工、机械制造等领域，恒温控制系统被广泛应用于热水器等一些热处理设备中。在一些温控系统电路中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电路，转换成A/D转换器能接收的模拟量，在通过采样/保持电路进行A/D转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。本文介绍单片机通过数字温度传感器检测外部温度对水箱进行恒温控制的设计，采用PID算法来控制PWM波形的产生，进而来控制热水箱的加热来实现恒温控制。采用单片机实现温度控制不仅具有控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度的提高被控温度的技术指标，从而大大提高产品的质量。
3…国内外研究现状、发展动态
在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。
目前，国内外恒温控制系统的应用技术已发展的比较成熟，大多数是使用单片机和PLC对温度进行控制，但随着PLC、工业网络及监控组态软件的迅速发展，在工业生产过程中基于PLC的恒温控制系统开始占据了主导地位。基于PLC的恒温控制系统在工业生产过程中充分体现了一下优点：（1）采用光电隔离、RC滤波器等屏蔽措施具有较高的抗干扰能力和可靠性；（2）针对不同的工业现场信号有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备直接连接；（3）采用模块化结构；（4）编程简单，易于实现；（5）系统设计、安装、调试方便；（6）维修方便，维修工作量小；（7）投产周期及成本比较低。
本设计基于一个PLC的恒温控制监控系统，达到温度的实时控制与显示。该系统克服传统的位式调节器和PID调节器超调大的缺点,充分发挥PLC控制灵活、编程方便、适应性强和FameView的实时显示的优点,提高了控制的精确度。而且该系统操作简单、工作稳定可靠、实用性强并有良好的组态监控界面,能远程控制，适应了当前现代化工业的需要,适用范围广,其经济效益很好。
在工业生产中,常用闭环控制方式控制温度、流量等连续变化的模拟量,PID控制是常见的一种控制方式。在使用模拟量控制器的模拟控制系统和使用计算机(包括PLC)的数字控制系统中得到了广泛的应用。可编程序控制器(PLC)是以微处理器为基础,综合了计算机技术、控制技术、通讯技术等高新技术，可以构成不同的控制系统,将模拟量输入输出控制和现代控制方法融为一体,实现智能控制、闭环控制、多控制功能一体的综合控制系统。本文针对恒温水箱温控系统的要求,以PLC为温度控制系统的核心,利用PID控制算法实现系统的恒温控制。
4.主要参考文献
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[13] 陆贵友. 电加载机械传动试验台的设计.吉林工业大学自然科学学报.1999,29（3）：100-102
[14] plc恒温箱的设计：http://zhidao.baidu.com/question/392477745.html
[15] 机械毕业设计(PLC的恒温箱控制系统设计)：http://wenku.baidu.com/view/ef39d8e9e009581b6bd9eb87.html
[16] (李永忠)恒温箱PLC控制系统的设计: http://ishare.iask.sina.com.cn/f/17359070.html?from=like
[17] PLC应用系统设计及实例: http://www.docin.com/p-96121357.html
[18] 温度传感器：http://baike.baidu.com/view/66411.htm
[19] 基于PLC电阻炉温度控制系统：
http://wenku.baidu.com/view/c9a6c78202d276a200292e9d.html
[20] 基于PLC的智能温度控制器的研究:
http://www.dzsc.com/data/html/2011-12-1/99268_2.html
二、设计（论文）的内容
1.研究目的
温度控制对象，在工业控制过程中，是相当重要的控制对象，因为温度直接的影响到了燃烧、化学反应、发酵、烘烤、蒸馏、浓度，结晶以及空气流动等物理的和化学的变化过程。温度控制的不好很有可能引起严重的安全事故，产品质量和产量等一系列的问题。温度控制是许多设备的重要的构成部分，它的功能是将温度控制在所需要的温度范围内，以利于进行工件的加工与处理。不论是在生活中还是在工业生产过程中，温度的变化对生活、生产的某些细节环节都会造成不同程度的影响，所以适时地对温度进行控制具有重要的意义。
2.主要内容及技术
本次设计是基于PLC水箱恒温控制系统，通过可编程控制器控制，让水箱中的水保持恒定值。首先要通过PT-100铂电阻来检测水温，并把检测到的温度与设定值进行比较，将其偏差值经过PID运算后控制双向晶闸管的导通角，调节加热丝的功率，从而使实际温度迅速接近给定值温度。PID参数主要受到进出水流量、水箱水温设定控制温度、室温等因素影响。
3.研究方法
本次设计恒温箱将基于PLC设计完成。恒温系统要求通过冷热水的各自流通来控制恒温箱内的温度在20～80℃之间的某个设定数值。两个数码显示管分别用于显示设定温度及显示测试温度。当水温低于设定值时，报警并采用电加热升温。当水温高于设定值时，报警并启动冷却水泵使水流经冷却器向恒温箱供水降温。
由此系统总体设计由控制部分，电源部分，按键部分，温度测量部分，显示部分，加热装置，状态指示灯部分，水泵部分，报警部分组成。基本组成框图如图所示。
系统模块框图
4.预期成果
第一、开通电源，状态指示灯1亮。
第二、通过按键键入设定温度，数码显示管1显示设定温度。
第三、数码显示管2显示恒温箱内的实时温度。
第四、当数码显示管2上显示的温度低于键盘显示板1上的设定温度时，蜂鸣器报警。加热装置加热。水泵2开始运行，状态指示灯3亮，水泵2抽取储水箱2中的热水注入恒温箱的第二组金属管，同时储水箱3中的第二组金属管端口有水流出。
第五、当数码显示管2所显示的温度等于数码显示管1的设定温度时，蜂鸣器停止报警，加热装置停止工作，水泵2停止工作，状态指示灯3熄灭。
第六、当数码显示管2上显示的温度高于数码显示管1上的设定温度时，蜂鸣器报警，水泵1开始运行，状态指示灯2亮。水泵1抽取储水箱1中的冷水注入恒温箱的第一组金属管，同时储水箱3中的第一组金属管端口有水流出。
第七、当数码显示管2所显示的温度等于数码显示管1的设定温度时，蜂鸣器停止报警，水泵1停止工作，状态指示灯2熄灭。
5.论文提纲（或为毕业设计的系统模块）
根据上文我们要实现的恒温箱功能可知，控制器主要用于对按键信号和温度检测信号的接收和处理，控制显示部分，加热装置，状态指示灯部分，水泵部分，报警部分等。同时我们考虑恒温箱的各个使用环境。由此我们进行各个模块的论证。
