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1、 毕毕业业设设 计计（论论 文文）题目题目 基于基于 PLC 的的热处理车间热处理车间 温度控制系统温度控制系统学生姓名学生姓名小亮小亮学学 号号教学院系教学院系电气与电子工程系电气与电子工程系专业班次专业班次自动化技术专业自动化技术专业指导教师指导教师职职 称称讲师讲师单单 位位成都工业学院成都工业学院完成日期完成日期2014年年05月月30日日摘摘 要要热处理是机械工业的一项重要基础技术，通常像轴、轴承、齿轮、连杆等重要的机械零件和工模具都是要经过热处理的。热处理对于充分发挥金属材料的性能潜力，提高产品的内在质量，节约材料，减少能耗，延长产品的使用寿命本设计主要介绍了烘房烘干的工艺过程及
2、PLC 在该系统中的控制应用。本设计采用三菱 FX2N 系列的 FX2N-32MR 做控制器，并配以 FX2N-4AD模拟量输入模块和 FX2N-2DA 模拟量输出模块。该系统主要完成烘房开、关门的自动控制，完成工件在烘房低温区、高温区定时加热的控制，完成烘房温度自动检测与控制的全过程。该系统具有手动和自动两种工作方式，有必要的短路、过载、失压保护等功能。本设计工作稳定、可靠，设置、操作简单, 生产设备的自动化程度高。使烘房对产品加工的质量得到提高，从而有效地提高了生产效率。关键词：PLC 控制系统；热处理烘房；设计3AbstractHeat treatment is an important
3、 foundation for mechanical industrial technology, as is usually shaft,bearings, gears, mechanical linkage, and other important parts and molds were required to take the heat treatment. Heat Treatment for giving full play to the performance potential of metallic materials, the intrinsic quality of th
4、eir products, material savings, and reduce power consumption, extend product life, and improving economic efficiency are of great significance. Is the so-called “Perfect tools are necessary for perfect jobs,“ then it must be a good the environment and advanced equipment for heat treatment, the whole
5、 is designing a proper heat treatment workshop.This design mainly introduces the drying room drying process and PLC control application in the system. This design adopts the mitsubishi FX2N series FX2N - 32 Mr - 001 controller, and matches by FX2N - 4 AD analog input module and FX2N 2DAanalog output
6、 module. This system mainly complete drying room open, closed automatic control, complete artifacts in the chamber periodically heating low temperature zone, high temperature control, finish the whole course of chamber temperature automatic detection and control. The system has manual and automatic
7、two work modes, necessary for short circuit, overload, the pressure loss protection, etc.This design work is stable and reliable.The establishment and operation is simple. The production equipment automaticity is high.enable the drying-house to obtain the enhancement to the product processing qualit
8、y, thus effectively improving the product-tion efficiency.Key words：PLC controlling system；Drying-house4目录目录摘 要.1第 1 章 绪论.41.1 热处理车间烘房 PLC 控制系统的发展现状41.2 热处理车间烘房 PLC 控制设计意义41.3 热处理车间烘房 PLC 控制设计要求5第 2 章 烘房 PLC 控制系统总体方案设计62.1 烘房的控制原理.62.2 烘房的设计方案.72.3 烘房的工艺流程图.82.4 系统的组成框图.82.5 系统的原理框图.9第 3 章 系统的硬件设计.1
9、03.1 控制系统主电路.103.1.1 电源供电模块103.1.2 系统控制主电路图113.2 PLC 控制器123.2.1 PLC 与其他控制装置的比较 123.2.2 PLC 的选型 123.3 I/O 地址分配123.4 PLC 外部接线图143.5 PLC 分块介绍153.6 元件选择及清单.163.6.1 PLC 选型 163.6.2 A/D 和 D/A 转换概念及选型163.6.3 其他元件选择18第 4 章 热处理车间烘房 PLC 温度控制系统软件设计254.1 烘房开关门梯形图设计.254.2 PID 参数梯形图.264.3 AD-PIDDA 转换274.4 总梯形图.29第
10、 5 章 致 谢.36第 6 章 参考文献.371.11.1 热处理车间烘房热处理车间烘房 PLCPLC 控制系统的发展现状控制系统的发展现状目前，热处理车间烘房系统在国外的主要生产厂家有奥地利的其马（CZIMMER） ，意大利的美佳尼（REGGIANI） ，荷兰的斯托克（STOCK）瑞士的布塞（BUSER）等。他们生产的热处理车间烘房系统均体现了当今烘房系统的国际水平和发展方向。在我国，热处理车间烘房技术是二十世纪八十年代从国外引进的先进烘干技术，与国际先进水平相比，我国生产的热处理车间烘房系统主传动方式仍为机械式整体运动，辅助调节机构为机械手动方式，而没有将计算机控制与管理这一先进的方式引
11、入生产领域，我国烘房系统在质量，性能，价格诸多方而的竞争处于劣势。随着中国加入 WTO，产品的竞争越来越激烈，为了增强我国纺织产品的市场竞争力，提高热处理车间烘房系统的自动化水平已刻不容缓。研制新一代高精度，灵活高效的处理车间烘房系统，不仅可替代进口产品，节约外汇，而且可以提高我国烘干专业设备各方面的技术水平，使之达到或者接近国际水平，为国产热处理车间烘房烘干系统参与国际竞争奠定坚实的基础。1.21.2 热处理车间烘房热处理车间烘房 PLCPLC 控制设计意义控制设计意义可编程控制器是集计算机技术与自动化控制技术于一体的一种新型的工业计算机, 它专为工业环境下应用而设计, 采用易于理解和掌握的
12、梯形图, 指令简单、形象直观, 便于计算机水平使用不高的一线电气控制技术人员的操作与应用。它具有可靠性高, 抗干扰能力强, 功能丰富, 定时控制, 顺序控制等功能, 且据不同工艺要求修改程序及参数简单等优势，被广泛应用于工业控制中。本设计题目是热处理车间烘房 PLC 控制系统，是为改善热处理车间的工作质量和工作效率而设计的。烘房是工业生产中的一道重要加工工序。在印染厂、染织厂、陶瓷工艺、热处理车间得到广泛的应用。本设计主要针对热处理车间的烘房进行设计，对工件的预热、加热、冷却等工序过程做精确的控制。本设计由于烘房温度高、控制功能复杂故采用 PLC 可编程控制器来控制。从而有效的提高烘房质量。1
13、.31.3 热处理车间烘房热处理车间烘房 PLCPLC 控制设计要求控制设计要求1.工件运送：工件连续不断地由物料传送系统送入烘房，即当第一个工件由低温区被送至高温区的同时，第二个工件被送入低温区。工件由物料传送系统从烘房门自动送入烘房低温区预热 15min，再由物料传送系统自动送入高温区继续加热 15min，然后由物料传送系统自动送出烘房。工件送出烘房后由轴流风机风吹冷却 15min，然后电笛发出警报声，通知工作人员风冷完毕。2.升温过程：在初始状态启动烘房时，为了缩短空烘房的升温时间，提高升温速度，要求四组电阻丝全部接入电路进行加热。当烘房高温区的温度超过300 摄氏度，切除两组 50KW
14、 的电阻丝；当烘房温度超过 360 摄氏度时，切除两组 100KW 的电阻丝，同时接入两组 50KW 的电阻丝；当烘房温度达到 400摄氏度时，使两组 50KW 的电阻丝投入 PID 自动运行方式，控制电阻丝的输出功率，以确保烘房高温区的温度保持在 400 摄氏度的恒温，确保工件在恒温下进行热处理。3其他控制：风机将冷空气从风道送入烘房低温区预热后，再送入高温区继续加热。开启烘房时，应先接通风机，后接通电阻丝；反之，关闭烘房时，先切断电阻丝，后停止风机运转。烘房进出各设有一个电动门，各有一台电动机带动，两个电动门均可独立控制。当电动机正转时，烘房电动门打开；当电动机反转时，电动门关闭。电动门的
15、控制分为自动和手动两种控制方式。电动门的开、关到位由行程开关控制。烘房门关闭到位时指示灯亮，表示烘房门关闭到位。物料传送系统采用气压控制，其推进气缸由电磁阀控制。自动工作时，只有当电动门开到位时才允许推进工件；且只有当工件推进到位时才能关闭电动门。工件推进到位时，行程开关被压下。第第 2 2 章章 烘房烘房 PLCPLC 控制系统总体方案控制系统总体方案设计设计2.12.1 烘房的控制原理烘房的控制原理烘房由电阻加热器加热，电阻加热器总功率为 300kW，分成四组，分布在烘房壁上，以便进行温度调节。这四组电阻加热器的功率分别为100kW、100kW、50kW、50kW。开启烘房时，为缩短空烘房
16、升温时间，提高烘房升温速率，让四组电阻加热器全部投入加热。当烘房高温区的温度超过 300时，切除两组 50 kW 电阻C加热器；当烘房温度超过 360时，切除两组 100 kW 电阻加热器，同时接通C两组 50 kW 电阻加热器；当烘房温度达到 400时，使两组 50 kW 电阻丝投C入 PID 自动运行方式，控制电阻丝的输出功率，以确保烘房高温区保持 400恒温。用温度传感器测量烘房的温度。工件的热处理过程应在恒温条件下进C行。循环风机用来给烘房提供循环风，以保证烘房内部的温度均匀。开启烘房时，应先接通循环风机，后接通电阻加热器；反之，关断烘房时，应先切断电阻加热器，然后停止循环风机运转。此外，烘房有两个电动烘房门，它们各由一台电动机驱动，电动门电动机正转，烘房门打开；电动门电动机反转，烘房门关闭。电动门有手动和自动两种控制方式。两个电动门既可以同时开闭，也可以单独开闭。电动门的上、下均装有行程开关，以检测电动门的开关是否到位。1#电动门开到位时，安装在该门上方的行程开关 SQ1 被压，1#电动门关闭到位时，安装在
