隧道式加热炉温度电控系统设计
目录
第1章 绪论 1
1.1 论文研究背景和意义 1
1.2 隧道式加热炉温度控制系统的概述 1
1.3 论文研究的内容和完成的任务 3
1.4 总体设计方案 3
第2章 温度控制系统的硬件设计 5
2.1 温度控制系统实验的元件选择 5
2.1.1 上位机的选择 5
2.1.2 下位机CPU的选择 5
2.1.3 传感器的选择 5
2.1.4 硬件配置型号 6
2.2 硬件电路设计 7
2.2.1 上位机和下位机的通讯设置 7
2.2.2 下位机与传感器执行器的连接 7
第3章 软件设计 9
3.1 下位机软件编程 9
3.1.1 编程软件STEP7——Micro/WIN概述 9
3.1.2 PID控制原理 10
3.1.3 PID参数整定 11
3.1.4 PLC程序设计 12
3.2 上位机组态软件设计 12
3.2.1 组态王软件建立步骤 12
3.2.2 数据库变量定义 14
3.2.3 建立动画连接 15
第4章 运行结果 18
4.1 组态王和PLC通讯 18
4.2 组态王监控结果 20
4.3 运行分析 21
第5章 总结 22
第6章 致 谢 22
第7章 参考文献 23
绪论
论文研究背景和意义
温度从来都与人的生活是形影不离的。从人类文明使用火的开端，到现在的工厂里面工业温度的控制，又或者是家里面的温暖，无一不都显示出对于温度的控制对人们生活工作的重要性。伴随着社会生产力的不断提高发展，对于温度的更加精确的控制的要求也相应随之越来越高，温度控制的技术也因此得到了迅速发展。
随着工艺的不断提升发展，过去光凭经验进行控制温度的时代已经离我们越来越远。然而第三次工业革命，计算机技术的飞速发展，使得温度控制技术得到了进一步的发展。随着科技的进步，成本与能耗在产品的
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推出中越来越被重视，政府的各项政策也对节能减排进行扶持。PLC正是因为成本的低廉和性能的高超才越来越被大众所接受，传统的温度控制设备也不断被淘汰。智能温度控制系统也广泛的运用于社会生活、工业生产的各个领域，适用于家用电器、汽油机车、各种材料、电力与电子等行业，成为发展国民经济的重要热工设备之一。
通过本设计可以熟悉并掌握西门子S7300PLC的一些等等原理与功能及它的其他一些编程语言，以自动控制理论为指导思想，解决工业生产及生活中温度控制等一些其他问题。
隧道式加热炉温度控制系统的概述
工业隧道窑是一种连续式的加热窑炉，他的结构非常的典型，因为其非常好的性能，所以会一直应用在陶瓷、瓦坯、零件、材料、电子等一系列的各个等等行业。加温区、恒温区和降温区部分构成传统的工业生产隧道窑温度控制方式的缺点是体力消耗过于大，对于劳动力太过繁重、效率非常低下而且受主观因素的影响，调节精度不是很高，一般都是由人为的操作调节或电脑仅仅是辅助监控的作用，这种控制的低级方式导致工业隧道窑的很多弊端，只是仅仅依靠操作工来做表格记录同时数据采集，如果采集并不及时的话。研究与开发工业隧道窑温度控制系统，提高装烧产品的产量和质量，监控生产过程，对于改善劳动条件，降低了能源的消耗，而且保证设备的安全运行都具有十分重要的意义。
在隧道式加热炉中，脱脂区和高温区的加热都是通过工业计算机来控制加热装置三相移相调压模块的通断，降温区中是通过控制变频器的频率来控制电动机的转速，从而来控制鼓风机的鼓风速度，达到降温快慢的效果，隧道式加热炉布局示意图见图11。
图11 隧道式加热炉布局示意图
加热炉温度控制实现过程是升温段、恒温段、降温段三段的温度传感器将各段的温度转化为电流信号传输给PLC，然后PLC内部将这些电流信号转化为PID能够读取的数字信号，根据PID内部的一些参数设定进行比较，然后将电流信号传输给三个模块，升温段和恒温段的两个模块通过改变调功器进行改变加热炉的温度，降温段通过变频器控制鼓风机已达到降低温度的目的。
论文研究的内容和完成的任务
本课题采用可编程控制器和组态软件，完成电热隧道窑式连续烧结炉温度参数监控系统设计。根据金属粉末注射成形基本工艺过程，采用可编程控制器实现电热隧道窑式连续烧结炉温度控制，上位机使用组态软件进行监控。
根据设定的温度，通过调节电加热的调节器，控制电加热的功率，从而实现加热炉温度的恒定。
⑴设计电热隧道窑式连续烧结炉温度监控系统的系统结构，画出系统结构图；
⑵设计电热隧道窑式连续烧结炉温度监控系统的硬件电路，画出系统电气原理图；
⑶完成电热隧道窑式连续烧结炉温度监控系统的程序设计和组态编程。
总体设计方案
根据这次的设计要求，一共需要三个温度传感器以及两个调压模块和一个变频器模块。升温段、恒温段以及降温段三段的温度都需要热电偶将实时温度传送给PLC，然后PID模块会根据相应的参数设定分别给三个模块进行控制，以达到改变温度的目的。同时上位机对硬件进行监控，可以直观清楚的观察到各段的温度。本设计将温度差控制在1℃之内，并且整个系统的温度可以在1100℃之间进行控制。总体设计方案如图12所示。
图12 总体设计方案
上位机对S7300的PLC进行操作和监控，同时PLC中的PID模块对功率调节器，温度传感器，变频器和传送带等进行控制。
在不同的温度段时，传感器会传送不同的信息，然后同时控制加热炉的温度，由于本系统对于温度的精确度要求比较高，所以使用了比较精准的热电偶传感器。当达到降温段的时候，变频器调节自己的频率，同时控制鼓风机的工作频率，以达到降低温度的效果。
温度控制系统的硬件设计
温度控制系统实验的元件选择
上位机的选择
组态王软件是目前市场上最流行的组态软件之一，市场占有率在国产组态软件中排名第一，它以强大的组态功能和灵活方便的IO驱动而著称，操作灵活，可移植性强是其最大的特点。掌握了其应用方法之后，再接触其它组态软件时会轻车熟路。
本系统使用组态王软件进行系统的监控，可以对设计的结果有更加清晰的认识和观察。
第1章 绪论 1
1.1 论文研究背景和意义 1
1.2 隧道式加热炉温度控制系统的概述 1
1.3 论文研究的内容和完成的任务 3
1.4 总体设计方案 3
第2章 温度控制系统的硬件设计 5
2.1 温度控制系统实验的元件选择 5
2.1.1 上位机的选择 5
2.1.2 下位机CPU的选择 5
2.1.3 传感器的选择 5
2.1.4 硬件配置型号 6
2.2 硬件电路设计 7
2.2.1 上位机和下位机的通讯设置 7
2.2.2 下位机与传感器执行器的连接 7
第3章 软件设计 9
3.1 下位机软件编程 9
3.1.1 编程软件STEP7——Micro/WIN概述 9
3.1.2 PID控制原理 10
3.1.3 PID参数整定 11
3.1.4 PLC程序设计 12
3.2 上位机组态软件设计 12
3.2.1 组态王软件建立步骤 12
3.2.2 数据库变量定义 14
3.2.3 建立动画连接 15
第4章 运行结果 18
4.1 组态王和PLC通讯 18
4.2 组态王监控结果 20
4.3 运行分析 21
第5章 总结 22
第6章 致 谢 22
第7章 参考文献 23
绪论
论文研究背景和意义
温度从来都与人的生活是形影不离的。从人类文明使用火的开端，到现在的工厂里面工业温度的控制，又或者是家里面的温暖，无一不都显示出对于温度的控制对人们生活工作的重要性。伴随着社会生产力的不断提高发展，对于温度的更加精确的控制的要求也相应随之越来越高，温度控制的技术也因此得到了迅速发展。
随着工艺的不断提升发展，过去光凭经验进行控制温度的时代已经离我们越来越远。然而第三次工业革命，计算机技术的飞速发展，使得温度控制技术得到了进一步的发展。随着科技的进步，成本与能耗在产品的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
推出中越来越被重视，政府的各项政策也对节能减排进行扶持。PLC正是因为成本的低廉和性能的高超才越来越被大众所接受，传统的温度控制设备也不断被淘汰。智能温度控制系统也广泛的运用于社会生活、工业生产的各个领域，适用于家用电器、汽油机车、各种材料、电力与电子等行业，成为发展国民经济的重要热工设备之一。
通过本设计可以熟悉并掌握西门子S7300PLC的一些等等原理与功能及它的其他一些编程语言，以自动控制理论为指导思想，解决工业生产及生活中温度控制等一些其他问题。
隧道式加热炉温度控制系统的概述
工业隧道窑是一种连续式的加热窑炉，他的结构非常的典型，因为其非常好的性能，所以会一直应用在陶瓷、瓦坯、零件、材料、电子等一系列的各个等等行业。加温区、恒温区和降温区部分构成传统的工业生产隧道窑温度控制方式的缺点是体力消耗过于大，对于劳动力太过繁重、效率非常低下而且受主观因素的影响，调节精度不是很高，一般都是由人为的操作调节或电脑仅仅是辅助监控的作用，这种控制的低级方式导致工业隧道窑的很多弊端，只是仅仅依靠操作工来做表格记录同时数据采集，如果采集并不及时的话。研究与开发工业隧道窑温度控制系统，提高装烧产品的产量和质量，监控生产过程，对于改善劳动条件，降低了能源的消耗，而且保证设备的安全运行都具有十分重要的意义。
在隧道式加热炉中，脱脂区和高温区的加热都是通过工业计算机来控制加热装置三相移相调压模块的通断，降温区中是通过控制变频器的频率来控制电动机的转速，从而来控制鼓风机的鼓风速度，达到降温快慢的效果，隧道式加热炉布局示意图见图11。
图11 隧道式加热炉布局示意图
加热炉温度控制实现过程是升温段、恒温段、降温段三段的温度传感器将各段的温度转化为电流信号传输给PLC，然后PLC内部将这些电流信号转化为PID能够读取的数字信号，根据PID内部的一些参数设定进行比较，然后将电流信号传输给三个模块，升温段和恒温段的两个模块通过改变调功器进行改变加热炉的温度，降温段通过变频器控制鼓风机已达到降低温度的目的。
论文研究的内容和完成的任务
本课题采用可编程控制器和组态软件，完成电热隧道窑式连续烧结炉温度参数监控系统设计。根据金属粉末注射成形基本工艺过程，采用可编程控制器实现电热隧道窑式连续烧结炉温度控制，上位机使用组态软件进行监控。
根据设定的温度，通过调节电加热的调节器，控制电加热的功率，从而实现加热炉温度的恒定。
⑴设计电热隧道窑式连续烧结炉温度监控系统的系统结构，画出系统结构图；
⑵设计电热隧道窑式连续烧结炉温度监控系统的硬件电路，画出系统电气原理图；
⑶完成电热隧道窑式连续烧结炉温度监控系统的程序设计和组态编程。
总体设计方案
根据这次的设计要求，一共需要三个温度传感器以及两个调压模块和一个变频器模块。升温段、恒温段以及降温段三段的温度都需要热电偶将实时温度传送给PLC，然后PID模块会根据相应的参数设定分别给三个模块进行控制，以达到改变温度的目的。同时上位机对硬件进行监控，可以直观清楚的观察到各段的温度。本设计将温度差控制在1℃之内，并且整个系统的温度可以在1100℃之间进行控制。总体设计方案如图12所示。
图12 总体设计方案
上位机对S7300的PLC进行操作和监控，同时PLC中的PID模块对功率调节器，温度传感器，变频器和传送带等进行控制。
在不同的温度段时，传感器会传送不同的信息，然后同时控制加热炉的温度，由于本系统对于温度的精确度要求比较高，所以使用了比较精准的热电偶传感器。当达到降温段的时候，变频器调节自己的频率，同时控制鼓风机的工作频率，以达到降低温度的效果。
温度控制系统的硬件设计
温度控制系统实验的元件选择
上位机的选择
组态王软件是目前市场上最流行的组态软件之一，市场占有率在国产组态软件中排名第一，它以强大的组态功能和灵活方便的IO驱动而著称，操作灵活，可移植性强是其最大的特点。掌握了其应用方法之后，再接触其它组态软件时会轻车熟路。
本系统使用组态王软件进行系统的监控，可以对设计的结果有更加清晰的认识和观察。
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