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1、中文摘要中文摘要 各种工业和科学实验中最常见和最重要的热参数的温度，产品或结果的温度控制 的精度将有显著影响。温度不同，PLC可靠性高，抗干扰性强能力强，抗干扰能力强， 使用方便，PLC控制是比较好的控制中的一个。 本文介绍的控制方案电阻炉，阐述了从硬件和软件的组合物和系统的功能中，温 度控制系统主要被引入。该系统FP0系列PLC为控制核心，利用强大的PLC，首先能顺利 地进行金属材料的热处理工艺,同时电气装置也能够按照设计要求稳定运行。该系统还 使用触摸屏替代了普通的按钮，促进了人机互动，既可以随意修改程序段中的数值， 又可以实现热处理工艺过程的自动跟踪和监控，实现了热处理工艺优化。外围电路
2、简 单，控制精度高，速度快，具有小型化和低功耗的优势。 关键词关键词：PLC；触摸屏；电阻炉；温度控制 AbstractAbstract A variety of industrial and scientific experiments, the most common and most important thermal parameters of temperature, temperature control accuracy of the product or the result will have a significant impact. Different temperatu
3、res, PLC high reliability, strong anti- interference ability, strong anti-interference ability, easy to use, PLC control is a better control. This article describes the control scheme resistance furnace, elaborated from a functional hardware and software systems and compositions, the temperature con
4、trol system are mainly introduced. The system FP0 series PLC to control the core, the use of powerful PLC, the first metal material heat treatment process can be performed smoothly, and stable operation of the electrical device can be in accordance with the design requirements. The system also uses
5、a touch screen instead of the normal button, and promote the human-machine interaction, both are free to modify the program segment value, but also can automatically track and monitor the process of heat treatment to achieve a heat treatment process optimization. The peripheral circuit is simple, hi
6、gh control precision, speed, miniaturization and low power consumption advantages. Key words :PLC;Touch Screen;Resistance Furnace;Temperature Contro 目 录 中文摘要 I Key words.II 第 1 章 绪论 1 1.1 课题背景1 1.2 课题目的.2 1.3 电阻炉温度控制系统的发展状况.2 1.4 本课题的研究内容3 第 2 章 PLC 的概述4 2.1 PLC 的介绍 .4 2.2 PLC 的基本组成 5 2.3 总体设计方案5 2.
7、3.1 PLC 和单片机的比较.5 2.3.2 系统结构图及说明 5 2.3.3 设计要求 .6 第 3 章 电阻炉的选择及改造 .7 3.1 电阻炉的选择.7 3.2 电阻炉的改造.7 3.2.1 电阻炉炉盖部分的改造 .7 3.2.2 电阻炉内升降台的改造 .7 3.3 温度传感器类型及选择.8 3.4 A/D 模块的选择 .9 3.5 设计要求 10 第 4 章 硬件设计 .11 4.1.1PLC 的介绍 .11 4.1.1PLC 的介绍11 4.1.2 PLC 的基本组成.11 4.1.3 西门子 s7-200 12 4.2 传感器 13 4.3 固态继电器 13 4.4 硬件连线图
8、13 第 5 章 控制算法描述 .15 5.1 程序流程图.15 5.2 STEP 7 Micro/WIN32 软件介绍 17 5.3 PWM 技术 17 5.4 PID 控制程序设计 18 5.4.1 PID 控制算法.18 5.4.2 PID 在 PLC 中的回路指令.20 5.4.3 PID 参数整定.22 第 6 章 电炉的结构原理及其梯形图程序 .23 6.1 炉盖工作原理23 6.1.1 炉盖液压回路的设计 23 6.2 电阻炉结构、原理 23 6.3 主程序 25 6.4 子程序27 第 7 章 系统测试 .30 7.1 启动组态王30 7.2 参数监控和设定31 7.3 报警信
9、息提示32 7.4 报表系统查询33 7.5 趋势曲线监控33 7.5.1 实时趋势曲线 33 7.5.2 分析历史趋势曲线 34 7.6 调试 36 结 论 38 致 谢 39 参考文献 .40 第 1 章 绪论 1.1 课题背景 电阻炉温度是常见的工业生产过程中的参数之一，温度在所有的物理变化过程和 化学反应的过程中被广泛，在绝大部分地区的科研项目和实践学习中，温度控制占着 举足轻重的作用，尤其是在冶金，化工，建材，食品，机械，石油等行业中，同样拥 有着十分重要的作用。对于在加热条件下的方法不同的生产和工艺要求使用的，燃料 的温度控制，随着时间的进行,驱使一个或多个输出按需要方式改变的一种
10、系统也不同。 如冶金，机械，食品，化工等工业生产中被广泛应用于各种电阻炉;气体燃料，天然气， 石油和电力。流程电阻炉温度控制系统复杂，不确定，所以系统需要更先进的控制技 术和控制理论。 可编程逻辑控制器（PLC）被开发为约1968的PLC是固态电子装置，它利用已存入 的程序来控制机器的运行或工艺的工序。通过输入/输出（I / O）控制信号，PLC和接 收输入信号的装置。由于PLC集成的计算机和自动化技术，因此它正在快速推进，比他 们出现的技术水平等等。它不仅可以轻松完成逻辑，顺序，定时，计数，而且还能够 通过输入口以及输出端，建立与各种数字和模拟的生产设备联系，数字运算，数据处 理等功能，从而
11、使生产的自动化控制流程。特别是超大规模集成电路和信息，在互联 网时代，迅速发展的到来延长了PLC的功能，它具有强大的网络通讯能力，因此，它在 许多行业中得到了越来越广泛的应用。可编程序控制器具有可靠性高、功能强、易于 实现过程控制等功能，在各种工业过程控制中得到了迅速发展和广泛应用。可编程控 制器（PLC）的温度控制系统的应用，得以在极大的程度上拓宽了自动化技术的应用范 围和提高控制精度的效果并且具有良好的经济效益以及推广价值。在历史漫长的进程 中，可编程控制器（ PLC）自始至终位于工业自动化技术领域的主战场，并且是为许 多应用保障自动化控制设备系统相当可靠的控制。它可以自动为工业自动化业务
12、控制 应用需要提供一个安全、可靠和完整的解决方案。1981-1990年间，计算机技术和微电 子技术的迅猛发展，极大地促进了可编程控制器（PLC）的发展，越来越多的PLC功能 得到了普遍的应用。由于可编程控制器（PLC）可以是模拟控制、位置控制和PID控制， 易于实现柔性制造系统使得PLC远程通讯功能进一步增强，可以更强大。PLC控制具有 以下主要特点： （1）具有可靠性高和成本低的优越特点。 （2）编写程序过程简单，控制程序变量的使用极为便利，使用自然语言：梯子。 （3）实现的功能全面且强大，并且易于扩展、灵活、实用的结合。 （4）与上位机通信方式极为方便、快捷。 可以集成可编程终端的触摸屏显
13、示器与触摸开关，简称PT，它们是下一代的高科 技人机界面产品。专为PLC触摸屏设置主机的应用，坐落在恶劣的工业环境中很好的利 用（防护等级IP65）输入和输出设备之一。应用它当作人机界面，具有交互性、较高 的可靠性，操作简单而且容易与PLC编程器等原件相连接。 电阻炉广泛用于各种工业中，温度控制通常是模拟或数字调整仪器被调整时，这 种方法有一定的固有的缺点。本文提出了一种电阻炉控制系统，该系统类型松下FP0 PLC为核心，采用触摸屏，而不是一个正常的按钮。 1.2 课题目的 可编程控制器（PLC）可以通过全方位的培训课程设计，培养起学生独立思考问题、 独立分析问题、独立解决问题的能力，培养工程
14、实践能力，创新能力和综合设计能力。 根据所学 PLC 理论知识，掌握运用 PLC 控制程序对热处理加热炉进行电气控制。 1.3 电阻炉温度控制系统的发展状况 基于广泛的工业和农业生产现今的工业生产应用，国防，科研，生活的其他领域 并占据了举足轻重的地位 PLC 电阻炉温度控制系统。电阻炉温度控制系统是人类的热 量，主要热源驱动装置，它似乎至今二百多年的历史。在这两百年的历史，从低级到 高级，从简单到复杂，伴随着生产力的迅速发展和对电阻炉温度控制精度要求的不断 提高，电阻炉温度控制系统的控制技术也得到迅速发展。基于 PLC 的电阻炉温度控制 系统在当前流行的温度控制系统，基于工业计算机（IPC）
15、温度控制系统 PLC 温控系统， 分布式温度控制系统（DCS），现场总线控制系统（FCS）等。PLC 是专用数字控制计算 机，它使用用于存储指令，如逻辑、顺序、定时、计数器和计算功能的可编程存储器， 而且可以通过模拟数字输入端和输出端的部件，例如在各种机械或者工作程序中的控 制。可编程控制器（PLC）具有极高的可靠性、相当强的抗干扰能力、操作简单的编程 方式、易于学习和使用的特点在目前工程人员的行业中应用范围极为广泛。符合 IPC，DCS FSC 和其他系统相比，PLC 具有成本优势。因此，PLC 占有相当大的市场份额， 其发展前景非常看好。 1.4 本课题的研究内容 学习本课题相关科目，如：
16、自动控制原理，模拟电子技术，数字电子技术，传感 器与检测技术，电路原理图，PLC 控制技术等是使用可以从室温提供电阻炉温度热处理 的设备一直到 1200的温度范围的电阻炉，得以保持恒定的温度范围是至关重要的， 来解决这个问题。电阻炉通常类似物仪器测量温度，并通过控制交流接触器通过的时 间来控制加热功率的比例打破，因为模拟仪器本身的测量精度，再加上交流接触器的 寿命短，低通断比，因此控制精度低。本设计采用可编程逻辑控制器，实现对温度电 阻炉的自动控制。炉 PLC 模拟量输入模块的反馈和设定点偏差 PID 运算的实际值，控 制操作炉尺寸平均功率结果输出电阻，来控制炉温的目的。 第第 2 2 章章 PLCPLC 的概述的概述 2.1 PLC 的介绍 PLC 是一种工业控制计算机，英文名称：可编程控制器，和用于个人计算机（PC） 来区分，一般简称 PLC。可编程逻辑控制器（PLC）是继承了计算机、自动控制技术和 通信技术的相关技术并成为新的自动装置之一。其优异的性能已被广泛应用于工业控 制。其他设备 PLC 系统。 1，编程设备：编程器是 PLC 的应用，监控操作，一
