基于PLC的加热炉炉温控制系统设计

基于PLC的加热炉炉温控制系统设计

夏珊

（航空工业昌河飞机工业（集团）有限责任公司江西景德镇333002）

摘要：现代工业生产过程中，用于热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶大惯性环节。现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。随着微电子技术及电力电子技术的发展，采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。

关键词：PLC；加热炉；温度控制系统

温度的控制对于工业的发展和生产十分重要，冶金制造、机械加工、食品烹饪以及化工反应中的运用尤其多。有些工业的制造需要对温度实现精准的调控，这就需要加热炉的温度控制系统的功能达到工业生产运行的标准。传统的加热炉的温度控制一般是靠继电器加热来实现的，但是在加热过程中必须要满足固定接线，这样对于加热的条件有一定的限制性，而且调控系统的耗能比较多，占用的体积比较大，而且工作的效率也不能满足工业生产的需要，所以传统的加热炉温度控制系统会逐渐被计算机技术所衍生出来的PLC技术所取代，现阶段工业上运用的比较多的就有施耐德PLC、美国AB的PLC以及西门子的PLC。这里将以西门子公司的S7-300系列PLC为典型的例子对PLC的概念、操作流程、工作原理、系统和配件的调控进行相应的介绍和分析。

1加热炉温度控制系统及其相关理论

1.1加热炉温度控制系统

就当前我国加热炉应用现状来看，热媒加热炉是最为常见的一种形式，对于热媒加热炉应用来看，其主要包括热媒-原油换热系统、压缩空气供给系统、热媒稳定供给系统以及热媒加热炉系统等四个组成部分，此外，相应的控制系统也是加热炉必不可少的一个关键系统所在，在控制系统中，温度控制系统又是重中之重，温度控制系统的合理使用确实能够有效的提升加热炉应用的效率和价值，必须引起高度的重视。就加热炉温度控制系统自身来说，当前的应用中主要包括数据通信模块、控制逻辑模块以及人机界面等三个关键部分，其中数据通信模块也是就是我们常说的OPC通信协议，对于这三个关键环节的控制和设计也是加热炉温度控制系统发挥应有作用的关键点所在。

1.2加热炉温度控制系统相关理论

就当前我国现行的一些加热炉温度控制系统来说，因为其必须按照相应的原理和理论进行设计，所以相关理论对于加热炉温度控制系统而言是极为重要的一点，而其具体的理论和原理是比较多的，依据不同的控制理论可以产生很多不同的加热炉温度控制系统设计模式，针对这些不同的理论进行分析可以发现，九点控制器理论是比较突出的一种，其优势也是比较明显的。具体来说，九点控制器其实就是一种逻辑控制器，但是就其应用过程来看，其最为基本的控制手段就是首先把整个的加热炉控制系统划分为9个不同的情况，然后针对这些区域不同的运行状况进行恰当合理的控制，正是因为这种细致化的控制模式，九点控制器理论的应用价值是比较高的，尤其是对于应用价值的实现更是具备着较强的意义，这也促使九点控制器在当前加热炉温度控制系统中的应用范围得到了进一步的扩展。

2加热炉温度控制系统设计

2.1加热炉温度控制系统硬件设计

加热炉温度控制系统硬件设计主要就是指针对其控制系统内部可以会应用到的一些硬件设备进行构建和完善，具体来说，这种硬件的设计主要包括以下几点：（1）首先，控制核心是必不可少的一个重要方面，对于控制核心的设计必须恰当合理，一般说来，在当前的加热炉温度控制系统中控制核心主要采用输入输出模块和Rockwell公司的1756PLC设备构成；（2）其次，被控对象也是加热炉温度控制系统中极为重要的一种硬件设备，这种被控对象的设计一般来说在设计过程中都是通过仿真来实现的，并非真正的被控对象，其仿真的实现主要依靠MATLAB的Simulink来实现；（3）再次，通信方式也是加热炉温度控制系统硬件设计的一个重点内容，对于这种通信方式的设计来说，其实主要就是OPC通信协议的构建，其最为核心的要求就是应该保障其标准化程度符合相关要求，最终确保数据交换的准确性；（4）最后，人机界面的硬件系统设计也是必不可少的，这种人机界面的设计虽然对于软件的要求更高，但是其硬件设备也是需要重点关注的，只有保障其硬件系统的有效性才能够实现软件的最佳功能，最终确保实时信息的显示。

2.2加热炉温度控制系统逻辑设计

为了更好地保障加热炉温度控制系统的正常运转，相应的逻辑设计也是必不可少的，对于这一逻辑设计过程来说，最为主要的重点注意事项有以下几个基本环节：（1）首先，初始化模块是整个加热炉温度控制系统比较重要的一个方面，其最为主要的功能就是针对加热炉温度控制系统内部的一些参数以及数据存储进行清零处理，这也是保障加热炉温度控制系统正常运行的一个基本条件；（2）其次，控制算法模块的设计也是极为关键的一点，对于这一模块的设计来说，最为主要的就是确保其运算控制的精确度，因为其主要的工作对象就是计算误差以及误差变化状况，因此，其控制的精确度必须要得到有效地保障；（3）再次，结果计算模块的设计，该模块的设计主要就是针对加热炉温度控制系统相关的一些数据值进行详细的计算审查，尤其是对于超调量、稳态误差等的计算更是重中之重；（4）最后，对于仿真软件的使用也是极为必要的，其仿真软件的使用能够在较大程度上实现加热炉温度控制系统的模拟运行。

3结束语

综上所述，随着当前加热炉应用范围和应用价值的逐步提高，对于加热炉的关注力度也有所提升，尤其是对于如何促使加热炉更好的发挥其应有的价值已经成为了当前我国加热炉应用中极为重要的一个研究方面，多年来的实践研究发现，温度是影响加热炉应用效果和使用效率最为主要的一个因素，对于这一影响因素来说，加强对于加热炉温度的控制已经成为当前很多设计人员关注的一个要点问题所在，其中温度控制系统的设计使用就是极具代表性的一点，而对于这一点问题来说，因为要想实现温度控制水平的提升，必须要针对温度控制系统的各个方面进行优化升级，尤其是控制逻辑模块、人机界面、数据通信模块等，更是应该加强设计，而对于具体的温度控制系统设计原理来说，当前九点控制器原理是比较重要的一种，该原理合理的应用在加热炉温度控制系统设计中确实能够在较大程度上提升温度控制系统的设计水平，并且还有利于解决以往一些常见问题的出现，因此，在今后的加热炉温度控制系统设计中加深对于九点控制器原理的研究和应用是极为必要的。

参考文献

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[2]王勇.iFIx与施耐德PLC、ABPLC之间通讯在热电厂化水控制系统中的应用[J].科技创新与应用，2013，（29）：42.

[3]宋乐鹏.基于PLC控制的加热炉温度控制系统[J].可编程控制器与工厂自动化，2007，（5）：70-71、76.