锻造加热炉的控制系统设计
目 录
引言 1
一、锻造加热炉的概述 2
（一）锻造加热炉的发展和现状 2
（二）锻造加热炉的应用现状以前控制技术的未来发展 2
（三）课题的意义和本文的主要工作 2
二、系统的介绍 3
（一）系统的设计背景 3
（二）系统的工作原理 3
（三）系统的设计目标以及技术要求 3
（四）技术综述 4
三、加热炉控制系统硬件设计 4
（一）系统硬件组成及基本工作原理 4
（二）温度变送器 5
（三）调压装置 5
（四）可编程逻辑控制器及模拟量扩展模块 6
四、加热炉控制系统软件设计 8
（一）设计思路 8
（二）主程序 8
（三）PID子程序 9
五、上位机设计与调试 10
（一）上位机与下位机的通信连接 10
（二）组态王工程的建立和调试 11
总结 12
谢辞 13
参考文献 14
附录 15
引言
本篇文章的锻造加热炉主要源于PLC的集中控制。以往的PLC加热炉所采用的电气控制系统广泛采纳了继电器的控制技术，因为使用了固定接线的硬件从而实现了逻辑部分的控制，从而让控制系统的效率低下，耗电量多，体积变大并且很容易出现故障，不可以保证工业的正常生产。然而伴随着计算机控制技术的飞速发展，以往的继电器控制技术必定会被PLC控制技术所代替。然而PLC自身卓越的性能让PLC控制的温度控制系统变得非常的稳定，效率高而且维护很便利。所以这样的温控系统对未来的继电器控制系统的发展与改造有着深刻与发展性的意义。
一、锻造加热炉的概述
（一）锻造加热炉的发展和现状
由于如今对温度控制系统的精度要求的大大提高，推动了现代化生产力的不停发展，使得锻造加热炉的控制技术也获得了迅速发展。自上世纪70年代初，在自动控制以及设计方法推动下，并且由于工业发展的所需，国内与国外如锻造加热炉的温度控制技术得到了飞速的发展，并且在一些方面得到了很好的成效例如自适应，参数自整定
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的意义。
一、锻造加热炉的概述
（一）锻造加热炉的发展和现状
由于如今对温度控制系统的精度要求的大大提高，推动了现代化生产力的不停发展，使得锻造加热炉的控制技术也获得了迅速发展。自上世纪70年代初，在自动控制以及设计方法推动下，并且由于工业发展的所需，国内与国外如锻造加热炉的温度控制技术得到了飞速的发展，并且在一些方面得到了很好的成效例如自适应，参数自整定等等。全球各行业都在使用一批来自于美国、瑞典、德国等技术先进的国家生产出的高性能温度控制器和仪器。我国的温度控制器产品的水平不高，仍与美国，德国等技术先进的国家有很大差距，但这些产品在国内的各行各业已经普及。
（二）锻造加热炉的应用现状以前控制技术的未来发展
现在看来，温度控制系统的应用十分广泛，有基于PLC的温度控制系统，还有基于单片机的温度控制系统等等。每一种系统都有各自的优点与缺点，使用者必须根据自己的需要选择合适的系统。与此同时，在使用过程中可采纳不止一个系统的方式来达到更好的控制效果。伴随科学技术不断的飞速发展，智能化，人性化和更高精度的温度控制系统一定会成为未来的主流发展趋势。 图1-1为锻造加热炉。
图1-1 锻造加热炉
（三）课题的意义和本文的主要工作
随着历史的不断发展，诸如锻造加热炉等的温度控制系统已被广泛应用于工业生产当中，且对于精度的要求越来越高，这段时期温控系统技术迅速发展。尤其是以一些技术发达的国家为代表例如美国，德国等。有很多种类的温度控制系统，而它们各有各的优缺点。相比较而言源于单片机的温度控制系统的运行状况相对稳定，可是系统会受到单片机响应较慢的影响，从而不利于一些要求较高的操作环境；集散型温度控制系统在大范围内应用起来相对困难而且它的成本相对来说比较高。而PLC的学习掌握相对容易并且可靠性高，抗干扰强，成本不高，应用广泛，所以它的未来很乐观。所以本文章通过在PLC控制系统的基准上，完成锻造加热炉相关控制领域的设计研究，将会对市场产生非常大裨益。
本篇文章会通过PLC技术的应用，对系统进行软件硬件以及上位机的调试，使得锻造加热炉控制系统获得预期的成果。主控制器以及副控制器都使用了PID控制算法，能使炉内温度在给定的温度值左右，系统的运行状况会被指示灯实时监控，整个系统可以实现人为的启动或停止。
二、系统的介绍
（一）系统的设计背景
温度控制技术普遍运用到了各种工业生产中，人们取暖与供热的主要动力也源于它。至今它已经有两百多年的历史。它是由低级到高级，由简单到复杂衍变而来。我国的产品主要由点位控制以及PID控制为主，它很难对于一些复杂，滞后的温度控制进行控制，所以它只限于一般情况下的温度系统控制，因此，我国在这领域的水平仍然不够。国内在诸如自适应控制仪表及智能化的控制场合等相关领域的技术还未成熟。在自整定方面，在仪表控制系统参数领域形成商品化，我国的开发时间较晚，国外相关行业保密工作也比较到位，目前还未开发出可靠性能较高的自整定软件，现场调试和人工经验确定参数是常用策略。
（二）系统的工作原理
本次设计以加热炉为主要控制对象对锻造加热炉控制系统进行阐述。主/负被控参数设置加热炉夹套内部温度以及加热炉内胆温度；系统执行机构为调压装置；以PLC为主控制器构成了加热炉温度的串级控制系统，所选定的PLC为西门子S7-200系列；PID控制算法被主、副控制器采用；夹套和内胆温度以及控制阀门开度都可通过PLC的编程与调整PID参数进行调整，从而达到指定温度；系统的运行状况可通过指示灯显示；经控制器的控制可实现锻造加热炉炉内温度的自动控制。系统还配置了上位机用来实时监控系统的运转情况。
（三）系统的设计目标以及技术要求
本文的设计目标在于模拟实现锻造加热炉的控制系统，从组态软件的匹配到真实的软硬件设计，从开始的最基本的关于锻造加热炉的相关发展状况的了解到加热炉的工作原理及结构的认识，再到最后的程序编写和论文编辑。参与实践整个模拟过程，
引言 1
一、锻造加热炉的概述 2
（一）锻造加热炉的发展和现状 2
（二）锻造加热炉的应用现状以前控制技术的未来发展 2
（三）课题的意义和本文的主要工作 2
二、系统的介绍 3
（一）系统的设计背景 3
（二）系统的工作原理 3
（三）系统的设计目标以及技术要求 3
（四）技术综述 4
三、加热炉控制系统硬件设计 4
（一）系统硬件组成及基本工作原理 4
（二）温度变送器 5
（三）调压装置 5
（四）可编程逻辑控制器及模拟量扩展模块 6
四、加热炉控制系统软件设计 8
（一）设计思路 8
（二）主程序 8
（三）PID子程序 9
五、上位机设计与调试 10
（一）上位机与下位机的通信连接 10
（二）组态王工程的建立和调试 11
总结 12
谢辞 13
参考文献 14
附录 15
引言
本篇文章的锻造加热炉主要源于PLC的集中控制。以往的PLC加热炉所采用的电气控制系统广泛采纳了继电器的控制技术，因为使用了固定接线的硬件从而实现了逻辑部分的控制，从而让控制系统的效率低下，耗电量多，体积变大并且很容易出现故障，不可以保证工业的正常生产。然而伴随着计算机控制技术的飞速发展，以往的继电器控制技术必定会被PLC控制技术所代替。然而PLC自身卓越的性能让PLC控制的温度控制系统变得非常的稳定，效率高而且维护很便利。所以这样的温控系统对未来的继电器控制系统的发展与改造有着深刻与发展性的意义。
一、锻造加热炉的概述
（一）锻造加热炉的发展和现状
由于如今对温度控制系统的精度要求的大大提高，推动了现代化生产力的不停发展，使得锻造加热炉的控制技术也获得了迅速发展。自上世纪70年代初，在自动控制以及设计方法推动下，并且由于工业发展的所需，国内与国外如锻造加热炉的温度控制技术得到了飞速的发展，并且在一些方面得到了很好的成效例如自适应，参数自整定
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的意义。
一、锻造加热炉的概述
（一）锻造加热炉的发展和现状
由于如今对温度控制系统的精度要求的大大提高，推动了现代化生产力的不停发展，使得锻造加热炉的控制技术也获得了迅速发展。自上世纪70年代初，在自动控制以及设计方法推动下，并且由于工业发展的所需，国内与国外如锻造加热炉的温度控制技术得到了飞速的发展，并且在一些方面得到了很好的成效例如自适应，参数自整定等等。全球各行业都在使用一批来自于美国、瑞典、德国等技术先进的国家生产出的高性能温度控制器和仪器。我国的温度控制器产品的水平不高，仍与美国，德国等技术先进的国家有很大差距，但这些产品在国内的各行各业已经普及。
（二）锻造加热炉的应用现状以前控制技术的未来发展
现在看来，温度控制系统的应用十分广泛，有基于PLC的温度控制系统，还有基于单片机的温度控制系统等等。每一种系统都有各自的优点与缺点，使用者必须根据自己的需要选择合适的系统。与此同时，在使用过程中可采纳不止一个系统的方式来达到更好的控制效果。伴随科学技术不断的飞速发展，智能化，人性化和更高精度的温度控制系统一定会成为未来的主流发展趋势。 图1-1为锻造加热炉。
图1-1 锻造加热炉
（三）课题的意义和本文的主要工作
随着历史的不断发展，诸如锻造加热炉等的温度控制系统已被广泛应用于工业生产当中，且对于精度的要求越来越高，这段时期温控系统技术迅速发展。尤其是以一些技术发达的国家为代表例如美国，德国等。有很多种类的温度控制系统，而它们各有各的优缺点。相比较而言源于单片机的温度控制系统的运行状况相对稳定，可是系统会受到单片机响应较慢的影响，从而不利于一些要求较高的操作环境；集散型温度控制系统在大范围内应用起来相对困难而且它的成本相对来说比较高。而PLC的学习掌握相对容易并且可靠性高，抗干扰强，成本不高，应用广泛，所以它的未来很乐观。所以本文章通过在PLC控制系统的基准上，完成锻造加热炉相关控制领域的设计研究，将会对市场产生非常大裨益。
本篇文章会通过PLC技术的应用，对系统进行软件硬件以及上位机的调试，使得锻造加热炉控制系统获得预期的成果。主控制器以及副控制器都使用了PID控制算法，能使炉内温度在给定的温度值左右，系统的运行状况会被指示灯实时监控，整个系统可以实现人为的启动或停止。
二、系统的介绍
（一）系统的设计背景
温度控制技术普遍运用到了各种工业生产中，人们取暖与供热的主要动力也源于它。至今它已经有两百多年的历史。它是由低级到高级，由简单到复杂衍变而来。我国的产品主要由点位控制以及PID控制为主，它很难对于一些复杂，滞后的温度控制进行控制，所以它只限于一般情况下的温度系统控制，因此，我国在这领域的水平仍然不够。国内在诸如自适应控制仪表及智能化的控制场合等相关领域的技术还未成熟。在自整定方面，在仪表控制系统参数领域形成商品化，我国的开发时间较晚，国外相关行业保密工作也比较到位，目前还未开发出可靠性能较高的自整定软件，现场调试和人工经验确定参数是常用策略。
（二）系统的工作原理
本次设计以加热炉为主要控制对象对锻造加热炉控制系统进行阐述。主/负被控参数设置加热炉夹套内部温度以及加热炉内胆温度；系统执行机构为调压装置；以PLC为主控制器构成了加热炉温度的串级控制系统，所选定的PLC为西门子S7-200系列；PID控制算法被主、副控制器采用；夹套和内胆温度以及控制阀门开度都可通过PLC的编程与调整PID参数进行调整，从而达到指定温度；系统的运行状况可通过指示灯显示；经控制器的控制可实现锻造加热炉炉内温度的自动控制。系统还配置了上位机用来实时监控系统的运转情况。
（三）系统的设计目标以及技术要求
本文的设计目标在于模拟实现锻造加热炉的控制系统，从组态软件的匹配到真实的软硬件设计，从开始的最基本的关于锻造加热炉的相关发展状况的了解到加热炉的工作原理及结构的认识，再到最后的程序编写和论文编辑。参与实践整个模拟过程，
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