大型烤箱温度控制系统设计【字数：10869】
摘 要随着现代经济的的发展，人们物质水平的不断提高，家电行业得以迅速发展，大量的自动化家电得以走进各家各户。烤箱是集机械、电子、控制、传感器的机电一体化产品，能对烤箱实现全面温度控制。内部设置温度传感器，实时检测内部各部位的温度，保证烤箱内部温度满足消费者的需求。随着机电技术的发展，主要体现为单片机和PLC两种控制方式。本文主要采用PLC温度控制系统对烤箱内部温度进行控制检测,PLC应用技术将在人们生活中应用的越来越广泛。
目 录
1. 引言 1
1.1课题的目的和意义 1
1.2 家电国内外发展现状 1
1.2.1 国外家电发展现状 1
1.2.2 国内家电发展现状 2
1.3电烤箱国内外发展现状 3
1.3.1国外电烤箱的发展现状 3
1.3.2 国内电烤箱的发展现状 4
1.4 本课题主要研究内容 4
2.烤箱的整体控制系统设计 5
2.1烤箱的温度控制过程分析 5
2.2 控制系统控制方案设计 6
2.3 烤箱温度控制系统的控制要求 6
3.烤箱温度控制的硬件设计 7
3.1 PLC选型 7
3.2 温度传感器及温度变送器模块设计 9
3.2.1 温度传感器的选择 9
3.2.2温度变送器的设计 10
3.3 模拟量输入模块的设计 11
3.3.1 模拟量输入模块的选型 11
3.3.2 模拟量输入模块程序的计算 12
3.4 直流电机的选型 12
3.5 加热管的设计 13
3.5.1 加热管的选型 13
3.5.2 加热管烤箱内部分布设计 14
3.6 触摸屏的设计 16
3.7 PLC控制接线原理图的设计 17
4.烤箱温度控制系统的软件设计 19
4.1烤箱温度控制系统程序流程图 19
4.2 烤箱温度控制系统梯形图的设计 20
4.2.1 加热管模块梯形图设计 20
4.2.2 风扇散热模块梯形 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
图设计 22
4.2.3 加热管重新加热过程梯形图设计 24
4.2.4 模拟量输入模块的设计 25
5. 触摸屏界面设计 32
5.1 触摸屏画面编辑 32
5.1.1 新建一个工程 32
5.1.2 触摸屏登录界面的设计 32
5.2.3 触摸屏的主画面设计 33
5.2.4触摸屏参数界面的设计 34
5.2.5 触摸屏控制界面的设计 34
总结 36
参考文献 37
致谢 38
1. 引言
1.1课题的目的和意义
现代的机械制造业，自动化程度越来越高，从第二次工业革命到现在，电气应用广泛，烤箱从传统的烤炉过渡现在的自动温度控制系统烤箱，使得人们在使用烤箱的过程中能够更好把握食物变熟的时间和火候。由于现代大多数烤箱采用石英管加热，因此在设计烤箱的过程中，难免会出现烤箱内部受热不均匀，使得食物不能完全熟透；或者食材要求各个部位受热不一样，要求自动检测各部位温度。随着工业社会的发展，PLC、单片机等控制技术的成熟，机器语言代替自然语言的使用，使得烤箱温度控制能够基本实现。由此大大提高电力使用效率，有利于节约能源。并且由于控制技术应用范围扩大以及智能化离线编程水平的提高，作为烤箱的温度控制系统，温度精度要求必然会越来越高，这就对机械设计师提出了更高的要求。
本课题是大型烤箱温度控制系统的设计，主要针对烤箱内部受热不均匀、食材受热要求，采用PLC控制，编写PLC应用程序，实现温度自动控制，提高了电力使用效率，节约了能源。本课题对温度自动控制系统的开发具有重要意义。
1.2 家电国内外发展现状
1.2.1 国外家电发展现状
近年来，国外家电产业发展迅速，据统计，这些大型家电连锁企业的复合年增长率可达到20％以上，这表明家电连锁企业在内需的基础上有良好的增长前景，但另一方面也表明，美国和日本这些个发达国家的大型家电连锁企业具有较强的业务实力。
美国的家电行业在80年代经历了的扩张，90年代经历了整合，二十一世纪形成了寡头垄断的格局。在上世纪八十年代的时候，大卖场和连锁经营为家电连锁企业提供了巨大的优势，使得小型店铺，百货店逐步退出了家电经营行业，但从整体来看，家电零售业还是比较分散的。到了90年代的时候，家电行业进行整合使得家电行业变得越来越集中。到了1996年，百思买成了美国最大的家电零售商，到了二十一世纪，百思买的核心地位得到稳定，前三家的家电连锁企业的市场占有率到了65%，从此美国零售业寡头垄断格局形成了。
与美国一样，日本在家电零售业中，最终形成了由少数几个家电连锁行业主导市场的模式。20世纪70年代，日本家电零售市场由一系列制造商店主导，专业连锁店刚刚起步。20世纪80年代中期，日本家电市场趋于饱和，专业连锁店开始充分利用综合服务品种的优势，初步有能力与制造商等一系列商店开始竞争。20世纪90年代，山田电器与小岛电机迅速在日本扩张，并且利润和市场占有率越来越大。在20世纪90年代中后期，日本家电零售市场竞争愈演愈烈，整个市场仍处于整合阶段。2000年以后，山田电器和小岛电机以及BEST电器等家电连锁店的市场地位逐渐稳定。整体市场占有率到达80%左右[1]。
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图1.1 19892019美日家电行业前景
1.2.2 国内家电发展现状
从第二次工业革命到电力的传播，越来越多的家电被设计并且逐渐进入每个家庭，但前期由于高昂的价格被拒之门外，随着改革开放的到来，人民生活水平提高。更多的家电对人民来说已不再成为“奢侈品”，从市场表现的角度来看，消费升级已呈现不可阻挡的趋势，高端产品保持良好的上升趋势[2]。但是随着市场经济的饱和，中国家电产业有面临着新的挑战。如何应对时代赋予的机遇与挑战已成为一个不可避免的问题[3]。
从市场准入的原则来说，节约、环保、创新应是每个中国家电企业无法逃避的问题。在原材料价格不断的上涨，下游渠道供应商实力不断扩大，价格战愈演愈烈，行业利润日益匮乏的背景下，中国家电业需要迎接新一轮的挑战[4]。从市场需求的角度来看，家电业的快速发展已不能满足对高品质日益增长的需求。 当人工智能，物联网和大数据等领先技术与家用电器交织在一起时，家电行业的发展边界已经打破了传统的定义。然而，中国的家电行业现在在世界工业中发挥着重要作用。 改革开放40年来，中国家电业从简单加工生产到专项全面的产品覆盖，从机械模仿走向自主创新，产业链整体布局，从低端OEM生产到国家品牌享誉全球，众多海外并购。“十三五”期间，家电业发展较为迅速，生产规模居世界第一。中国高端家电产品供应能力显着提升，科技创新能力显着提升，智能化水平大大提高，国际化发展得到进一步推动。它正在进入一个把握趋势，引领潮流的新发展阶段[5]。
目 录
1. 引言 1
1.1课题的目的和意义 1
1.2 家电国内外发展现状 1
1.2.1 国外家电发展现状 1
1.2.2 国内家电发展现状 2
1.3电烤箱国内外发展现状 3
1.3.1国外电烤箱的发展现状 3
1.3.2 国内电烤箱的发展现状 4
1.4 本课题主要研究内容 4
2.烤箱的整体控制系统设计 5
2.1烤箱的温度控制过程分析 5
2.2 控制系统控制方案设计 6
2.3 烤箱温度控制系统的控制要求 6
3.烤箱温度控制的硬件设计 7
3.1 PLC选型 7
3.2 温度传感器及温度变送器模块设计 9
3.2.1 温度传感器的选择 9
3.2.2温度变送器的设计 10
3.3 模拟量输入模块的设计 11
3.3.1 模拟量输入模块的选型 11
3.3.2 模拟量输入模块程序的计算 12
3.4 直流电机的选型 12
3.5 加热管的设计 13
3.5.1 加热管的选型 13
3.5.2 加热管烤箱内部分布设计 14
3.6 触摸屏的设计 16
3.7 PLC控制接线原理图的设计 17
4.烤箱温度控制系统的软件设计 19
4.1烤箱温度控制系统程序流程图 19
4.2 烤箱温度控制系统梯形图的设计 20
4.2.1 加热管模块梯形图设计 20
4.2.2 风扇散热模块梯形 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
图设计 22
4.2.3 加热管重新加热过程梯形图设计 24
4.2.4 模拟量输入模块的设计 25
5. 触摸屏界面设计 32
5.1 触摸屏画面编辑 32
5.1.1 新建一个工程 32
5.1.2 触摸屏登录界面的设计 32
5.2.3 触摸屏的主画面设计 33
5.2.4触摸屏参数界面的设计 34
5.2.5 触摸屏控制界面的设计 34
总结 36
参考文献 37
致谢 38
1. 引言
1.1课题的目的和意义
现代的机械制造业，自动化程度越来越高，从第二次工业革命到现在，电气应用广泛，烤箱从传统的烤炉过渡现在的自动温度控制系统烤箱，使得人们在使用烤箱的过程中能够更好把握食物变熟的时间和火候。由于现代大多数烤箱采用石英管加热，因此在设计烤箱的过程中，难免会出现烤箱内部受热不均匀，使得食物不能完全熟透；或者食材要求各个部位受热不一样，要求自动检测各部位温度。随着工业社会的发展，PLC、单片机等控制技术的成熟，机器语言代替自然语言的使用，使得烤箱温度控制能够基本实现。由此大大提高电力使用效率，有利于节约能源。并且由于控制技术应用范围扩大以及智能化离线编程水平的提高，作为烤箱的温度控制系统，温度精度要求必然会越来越高，这就对机械设计师提出了更高的要求。
本课题是大型烤箱温度控制系统的设计，主要针对烤箱内部受热不均匀、食材受热要求，采用PLC控制，编写PLC应用程序，实现温度自动控制，提高了电力使用效率，节约了能源。本课题对温度自动控制系统的开发具有重要意义。
1.2 家电国内外发展现状
1.2.1 国外家电发展现状
近年来，国外家电产业发展迅速，据统计，这些大型家电连锁企业的复合年增长率可达到20％以上，这表明家电连锁企业在内需的基础上有良好的增长前景，但另一方面也表明，美国和日本这些个发达国家的大型家电连锁企业具有较强的业务实力。
美国的家电行业在80年代经历了的扩张，90年代经历了整合，二十一世纪形成了寡头垄断的格局。在上世纪八十年代的时候，大卖场和连锁经营为家电连锁企业提供了巨大的优势，使得小型店铺，百货店逐步退出了家电经营行业，但从整体来看，家电零售业还是比较分散的。到了90年代的时候，家电行业进行整合使得家电行业变得越来越集中。到了1996年，百思买成了美国最大的家电零售商，到了二十一世纪，百思买的核心地位得到稳定，前三家的家电连锁企业的市场占有率到了65%，从此美国零售业寡头垄断格局形成了。
与美国一样，日本在家电零售业中，最终形成了由少数几个家电连锁行业主导市场的模式。20世纪70年代，日本家电零售市场由一系列制造商店主导，专业连锁店刚刚起步。20世纪80年代中期，日本家电市场趋于饱和，专业连锁店开始充分利用综合服务品种的优势，初步有能力与制造商等一系列商店开始竞争。20世纪90年代，山田电器与小岛电机迅速在日本扩张，并且利润和市场占有率越来越大。在20世纪90年代中后期，日本家电零售市场竞争愈演愈烈，整个市场仍处于整合阶段。2000年以后，山田电器和小岛电机以及BEST电器等家电连锁店的市场地位逐渐稳定。整体市场占有率到达80%左右[1]。
/
图1.1 19892019美日家电行业前景
1.2.2 国内家电发展现状
从第二次工业革命到电力的传播，越来越多的家电被设计并且逐渐进入每个家庭，但前期由于高昂的价格被拒之门外，随着改革开放的到来，人民生活水平提高。更多的家电对人民来说已不再成为“奢侈品”，从市场表现的角度来看，消费升级已呈现不可阻挡的趋势，高端产品保持良好的上升趋势[2]。但是随着市场经济的饱和，中国家电产业有面临着新的挑战。如何应对时代赋予的机遇与挑战已成为一个不可避免的问题[3]。
从市场准入的原则来说，节约、环保、创新应是每个中国家电企业无法逃避的问题。在原材料价格不断的上涨，下游渠道供应商实力不断扩大，价格战愈演愈烈，行业利润日益匮乏的背景下，中国家电业需要迎接新一轮的挑战[4]。从市场需求的角度来看，家电业的快速发展已不能满足对高品质日益增长的需求。 当人工智能，物联网和大数据等领先技术与家用电器交织在一起时，家电行业的发展边界已经打破了传统的定义。然而，中国的家电行业现在在世界工业中发挥着重要作用。 改革开放40年来，中国家电业从简单加工生产到专项全面的产品覆盖，从机械模仿走向自主创新，产业链整体布局，从低端OEM生产到国家品牌享誉全球，众多海外并购。“十三五”期间，家电业发展较为迅速，生产规模居世界第一。中国高端家电产品供应能力显着提升，科技创新能力显着提升，智能化水平大大提高，国际化发展得到进一步推动。它正在进入一个把握趋势，引领潮流的新发展阶段[5]。
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