PLC的工业电炉温度控制系统设计
目录
引言 1
一、绪论 2
（一）电阻炉温度控制系统的发展概况 2
（二）课题设计背景 2
（三）课题研究意义 2
二、PLC的概述 3
（一）PLC的介绍 3
（二）PLC的基本组成部分 3
（三）PLC的应用领域 4
三、可编程控制器编辑语言 5
（一）梯形图语言 5
（二）助记符语言 5
四、电阻炉温度控制系统特性 6
（一）电阻炉温控系统基本构成 6
（二）电阻炉加热方式的分类 6
（三）电阻炉的电加热原理 6
（四）电阻炉的主要技术特性 7
五、模块方案的选择 7
（一）总体方案的选择 7
（二）各独立模块方案论证 9
六、电阻炉温度控制系统软件设计 13
（一）主要的工作流程图 13
（二）PID控制器的参数整定 14
（三）系统程序设计 14
七、总结与展望 19
（一）系统设计总结 19
（二）展望 19
致谢 20
参考文献 21
引言
电阻炉广泛应用于机械、建材、冶金等行业中，是众多工农业生产中使用做多的电加热设备之一，大功率的电阻炉和各行各业都有很大的联系。然而，由于各种因素对电阻炉的干扰，对工业生产产生了很大的影响。因此，在电阻炉温度控制系统的设计中，应该充分考虑到怎样更好地避开各种干扰因素而选用一个合理的控制方案，选择合适的可编程控制器及控制算法是非常重要的。
本设计系统以PLC为控制核心，采用串级控制方案 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，通过主控副制器采用PID控制算法，手动整定或者自整定PID整数，实时计算控制量，控制加装置，使加热炉达到一定的温度并能实时显示当前温度值。本系统灵活，简单，可操作性好，同时本系统精度很高，电路设计的也很简单，还具控制效果优秀的优点。
一、绪论
（一）电阻炉温度控制系统的发展概况
电阻炉温度控制系统广泛的应用于工业生产中，在各行各业中都有着举足轻重的地位。人类取暖、供热等活动都离不开电阻炉温度控制系统，从它出现开始到目前已有两百多年的历史。在这段时间里，随着温度控制精度的不断提高和社会生产力的发展，电阻炉温度控制系统从简单变为复杂，从低级变为高级，其控制系统的控制技术也得到飞速的发展。
每个温度控制系统都有它的优点和缺点，用户可以根据实际需求选用合适的温控系统。在实践中，用户可以通过将多个系统整合，做到长短互补的办法来更好的控制系统。电阻炉温控系统虽然在国内的各个行业应用中已经非常广泛，但就温度控制器的生产而言，与日本、德国、美国这些先进国家相比较，其发展的总体水平仍有待提高。其控制参数大部分都是依据现场调试以及人工经验来确定的。
国外在温控系统自适应、智能化、参数自整定等方面取得了巨大的成果，使得温控系统正在飞速的发展。欧美等国积极生产温度控制器，并广泛应用于各个行业中。国内外电阻炉温控系统当前正以小型化、高精度、智能化等发展趋势迅速发展，这对工业自动化生产有着积极的影响。
（二）课题设计背景
PLC凭借自己的各种优势，越来越受到人们的欢迎，使用率也越来越高，它特点明显，易于使用。PLC在温度控制上替代了之前通常使用的模拟调节器。到目前为止，我国在PLC上的温控技术水平和欧美等发达国家相比较，我们还不能满足工业生产的需求量，所以我们要努力学习和使用这种技术，并争取把它用好用精。智能在今后的生活中会充当一个非常重要的角色，会越来越多的进入到我们的生活中。它可以根据操作在一个环境里设定自动模式使设备自动运行，不再需要人工操作，在各个领域中都可以广泛使用，炉温控制就是智能化的体现。本设计主要阐释了怎么通过PLC去控制炉温，以此达到自动化生产的目的。本设计具有结构简单易懂，操作方便，实用性强，人性化，自动化程度高等特点。
（三）课题研究意义
通过这次设计，把我们大学学习到的理论知识结合实际，可以让我们对PLC技术更加熟悉，并且在今后的日子里，能够更好的使用PLC，充分发挥自身的优点，将PLC运用到更多的实际中去。深入的了解电阻炉温度控制系统，了解可编程控制器的使用方法，能够熟练灵活的运用PLC相关知识，我经过这次的设计，锻炼了自己的动手能力，丰富了自己的课外知识，让我学会了在遇到问题时如何去思考，如何去解决问题，增强了我得综合实践能力，这些意义是重大的。
这个设计里，不光单单的只涉及到PLC知识，还涉及了很多其它方面的知识，我在增强PLC技术的同时，还学到了其它很多东西，这些东西在我将来工作的时候都是有很大的帮助。我们只有将理论结合实际，吃苦耐苦，不断创新，不畏惧困难，坚持不懈，谦逊好学才能发展的更快更好，才能更好的为社会服务，做一名对社会有贡献的人。
二、PLC的概述
（一）PLC的介绍
PLC控制系统，是电子系统的，它通常通过数字运算来进行操作。它将内部程序储存在PLC存储器中，它能够传达控制、计算，计数等许多命令，并且控制不同类型的机器或者生产过程。PLC是工业控制的核心之一。
美国在上世纪中期发明了可编程控制器之后，PLC技术得到了迅速的发展，在全世界都得到了广泛的使用，并且取代了之前传统继电气控制装置。在此之后，PLC的功能逐渐得到完善。在信号处理技术、计算机技术、网络技术、控制技术不断发展以及广大用户需要越来越高的背景下，PLC增加了许多新的功能，对运动控制领域，过程控制领域，逻辑控制领域等都具有积极的意义。
（二）PLC的基本组成部分
PLC和普通微机系统的组成原理基本相同，是一种比较通用和较常使用的工业控制装置。根据不同结构形式的PLC，大致可以分为两类：组合式和整体式。
整体式PLC的主机由中央处理单元CPU、存储器、I/O接口、电源、编辑器等部分组成。在主机中，PLC的核心是中央处理单元，在中央处理单元与现场设备之间使用I/O单元作为接口电路来连接，通常使用通信接口来连接PLC与上机位和编程器等外部设备。
组合式PLC与整体式PLC不同的地方是将中央处理单元CPU、存储器、通信单元、I/O单元等做成各自对应的模块或电路板，然后将各模块联系在底板的总线上。只有装有中央处理单元的底板叫做CPU底板，装有其它底板的全都称作扩展底板。通常使用电缆来连接CPU底板和扩展底版，它们之间的距离不得超过10米。不管什么样的PLC结构类型，都能够依据自己需要来组合和配置。
1、中央处理单元CPU
中央处理单元CPU是PLC的核心部件。CPU负责PLC控制系统的控制和运算，它能够根据PLC的系统程序所下达的命令完成以下任务：
（1）控制接收和存储从编程器中输入的用户数据和程序。
（2）判断PLC内部电路的故障、电源故障以及编程中的语法是否正确。
PLC和现场生产设备通过I/O接口直接连接。I/O接口用于接收现场的输入信号和输出信号，并且现场生产设备都需要I/O的驱动和控制。
假如电炉负荷变小或者煤气压力增大，那么炉内温度就会上升。u(t)随之加大，使得 。被测对象在通过变换电路和温度检测时转换为电压信号，然后电压信号在D/A转换器的转换下，变成数字信号之后，传送到PLC中，在和之前给定的温度作比较，能够知道炉内温度过高。这个时候系统就会通过一定的方法来控制吹风，使装置冷却，然后使得炉内温温降低，直到变成给定的值。
引言 1
一、绪论 2
（一）电阻炉温度控制系统的发展概况 2
（二）课题设计背景 2
（三）课题研究意义 2
二、PLC的概述 3
（一）PLC的介绍 3
（二）PLC的基本组成部分 3
（三）PLC的应用领域 4
三、可编程控制器编辑语言 5
（一）梯形图语言 5
（二）助记符语言 5
四、电阻炉温度控制系统特性 6
（一）电阻炉温控系统基本构成 6
（二）电阻炉加热方式的分类 6
（三）电阻炉的电加热原理 6
（四）电阻炉的主要技术特性 7
五、模块方案的选择 7
（一）总体方案的选择 7
（二）各独立模块方案论证 9
六、电阻炉温度控制系统软件设计 13
（一）主要的工作流程图 13
（二）PID控制器的参数整定 14
（三）系统程序设计 14
七、总结与展望 19
（一）系统设计总结 19
（二）展望 19
致谢 20
参考文献 21
引言
电阻炉广泛应用于机械、建材、冶金等行业中，是众多工农业生产中使用做多的电加热设备之一，大功率的电阻炉和各行各业都有很大的联系。然而，由于各种因素对电阻炉的干扰，对工业生产产生了很大的影响。因此，在电阻炉温度控制系统的设计中，应该充分考虑到怎样更好地避开各种干扰因素而选用一个合理的控制方案，选择合适的可编程控制器及控制算法是非常重要的。
本设计系统以PLC为控制核心，采用串级控制方案 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，通过主控副制器采用PID控制算法，手动整定或者自整定PID整数，实时计算控制量，控制加装置，使加热炉达到一定的温度并能实时显示当前温度值。本系统灵活，简单，可操作性好，同时本系统精度很高，电路设计的也很简单，还具控制效果优秀的优点。
一、绪论
（一）电阻炉温度控制系统的发展概况
电阻炉温度控制系统广泛的应用于工业生产中，在各行各业中都有着举足轻重的地位。人类取暖、供热等活动都离不开电阻炉温度控制系统，从它出现开始到目前已有两百多年的历史。在这段时间里，随着温度控制精度的不断提高和社会生产力的发展，电阻炉温度控制系统从简单变为复杂，从低级变为高级，其控制系统的控制技术也得到飞速的发展。
每个温度控制系统都有它的优点和缺点，用户可以根据实际需求选用合适的温控系统。在实践中，用户可以通过将多个系统整合，做到长短互补的办法来更好的控制系统。电阻炉温控系统虽然在国内的各个行业应用中已经非常广泛，但就温度控制器的生产而言，与日本、德国、美国这些先进国家相比较，其发展的总体水平仍有待提高。其控制参数大部分都是依据现场调试以及人工经验来确定的。
国外在温控系统自适应、智能化、参数自整定等方面取得了巨大的成果，使得温控系统正在飞速的发展。欧美等国积极生产温度控制器，并广泛应用于各个行业中。国内外电阻炉温控系统当前正以小型化、高精度、智能化等发展趋势迅速发展，这对工业自动化生产有着积极的影响。
（二）课题设计背景
PLC凭借自己的各种优势，越来越受到人们的欢迎，使用率也越来越高，它特点明显，易于使用。PLC在温度控制上替代了之前通常使用的模拟调节器。到目前为止，我国在PLC上的温控技术水平和欧美等发达国家相比较，我们还不能满足工业生产的需求量，所以我们要努力学习和使用这种技术，并争取把它用好用精。智能在今后的生活中会充当一个非常重要的角色，会越来越多的进入到我们的生活中。它可以根据操作在一个环境里设定自动模式使设备自动运行，不再需要人工操作，在各个领域中都可以广泛使用，炉温控制就是智能化的体现。本设计主要阐释了怎么通过PLC去控制炉温，以此达到自动化生产的目的。本设计具有结构简单易懂，操作方便，实用性强，人性化，自动化程度高等特点。
（三）课题研究意义
通过这次设计，把我们大学学习到的理论知识结合实际，可以让我们对PLC技术更加熟悉，并且在今后的日子里，能够更好的使用PLC，充分发挥自身的优点，将PLC运用到更多的实际中去。深入的了解电阻炉温度控制系统，了解可编程控制器的使用方法，能够熟练灵活的运用PLC相关知识，我经过这次的设计，锻炼了自己的动手能力，丰富了自己的课外知识，让我学会了在遇到问题时如何去思考，如何去解决问题，增强了我得综合实践能力，这些意义是重大的。
这个设计里，不光单单的只涉及到PLC知识，还涉及了很多其它方面的知识，我在增强PLC技术的同时，还学到了其它很多东西，这些东西在我将来工作的时候都是有很大的帮助。我们只有将理论结合实际，吃苦耐苦，不断创新，不畏惧困难，坚持不懈，谦逊好学才能发展的更快更好，才能更好的为社会服务，做一名对社会有贡献的人。
二、PLC的概述
（一）PLC的介绍
PLC控制系统，是电子系统的，它通常通过数字运算来进行操作。它将内部程序储存在PLC存储器中，它能够传达控制、计算，计数等许多命令，并且控制不同类型的机器或者生产过程。PLC是工业控制的核心之一。
美国在上世纪中期发明了可编程控制器之后，PLC技术得到了迅速的发展，在全世界都得到了广泛的使用，并且取代了之前传统继电气控制装置。在此之后，PLC的功能逐渐得到完善。在信号处理技术、计算机技术、网络技术、控制技术不断发展以及广大用户需要越来越高的背景下，PLC增加了许多新的功能，对运动控制领域，过程控制领域，逻辑控制领域等都具有积极的意义。
（二）PLC的基本组成部分
PLC和普通微机系统的组成原理基本相同，是一种比较通用和较常使用的工业控制装置。根据不同结构形式的PLC，大致可以分为两类：组合式和整体式。
整体式PLC的主机由中央处理单元CPU、存储器、I/O接口、电源、编辑器等部分组成。在主机中，PLC的核心是中央处理单元，在中央处理单元与现场设备之间使用I/O单元作为接口电路来连接，通常使用通信接口来连接PLC与上机位和编程器等外部设备。
组合式PLC与整体式PLC不同的地方是将中央处理单元CPU、存储器、通信单元、I/O单元等做成各自对应的模块或电路板，然后将各模块联系在底板的总线上。只有装有中央处理单元的底板叫做CPU底板，装有其它底板的全都称作扩展底板。通常使用电缆来连接CPU底板和扩展底版，它们之间的距离不得超过10米。不管什么样的PLC结构类型，都能够依据自己需要来组合和配置。
1、中央处理单元CPU
中央处理单元CPU是PLC的核心部件。CPU负责PLC控制系统的控制和运算，它能够根据PLC的系统程序所下达的命令完成以下任务：
（1）控制接收和存储从编程器中输入的用户数据和程序。
（2）判断PLC内部电路的故障、电源故障以及编程中的语法是否正确。
PLC和现场生产设备通过I/O接口直接连接。I/O接口用于接收现场的输入信号和输出信号，并且现场生产设备都需要I/O的驱动和控制。
假如电炉负荷变小或者煤气压力增大，那么炉内温度就会上升。u(t)随之加大，使得 。被测对象在通过变换电路和温度检测时转换为电压信号，然后电压信号在D/A转换器的转换下，变成数字信号之后，传送到PLC中，在和之前给定的温度作比较，能够知道炉内温度过高。这个时候系统就会通过一定的方法来控制吹风，使装置冷却，然后使得炉内温温降低，直到变成给定的值。
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