计算机控制系统在热处理连续炉中的应用
基于单片机的电阻炉炉温控制系统解析
1.1课题背景及研究意义…………………………………………………….………3
随着工业技术的不断发展，传统的控制方式以不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于他主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。
结束语…………………………………………………………………………………....….35
致谢………………………………………………………………………………………….36
参考文献……………………………………………………………………….…………...37
附录1电路图……………………………………………………………………………..38
The design of temperature control system of the resi chip microcomputer
Abstract:Mainly with 51 series single chip microcomputer for the unit of nucleus heats to the control of The resistance furnace,the tallest temperature is 1000℃.And the temperature of keyboard input is constant,LEDdigitron displays the function of temperature point.
爱协林热处理连续炉控制
爱协林热处理连续炉控制王陆军【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】3页(P16-18)【作者】王陆军【作者单位】格特拉克(江西)传动系统有限公司南昌330013【正文语种】中文热处理工艺控制已经从传统的依靠热工仪表监测工艺曲线、人工操作、中途检测试块并依据检测结果调整工艺参数进行控制，向着完全自动化、智能化、精密化的方面发展。
设备控制精度的提高和计算机控制技术的应用使得工艺稳定性、重现性得到极大的改善，从而使产品质量能够得到更好的保证。
下面以爱协林连续炉为例介绍热处理连续炉的工艺控制方法。
一、连续炉的控制原理与方法热处理工艺控制的参数很多，主要是温度、时间、碳势气氛的控制和气体流量，影响冷却速度的相关因素如电机搅拌速度、搅拌时间等，气体压力、炉压及设备动作方面的控制。
爱协林连续炉的控制系统主要由外电路控制系统、PLC可编程控制器、操作台（SIEMENSMP377）三大部分组合成一套完整的集散式的控制模式。
外电路控制系统可分为两路控制：一路是加热系统，控制主炉各区加热区、强渗区、扩散区，预氧化炉、回火炉、淬火油加热系统，以及前清洗室与后清洗室的水温加热及烘干系统的加热；另一路是动作控制系统，通过电动机、泵、阀实现控制料盘在轨道上的运动与停止、前进与后退、上升与下降，以及风扇的打开与关停，水量油量不足时补水补油。
为保证安全性，每个动作都设置了运行条件，有些动作是互锁的，通过PLC可编程控制器来实现。
操作台支持在线控制时采用西门子SIEMENS-MP377实现了人性化的操作控制，通过联机使PC上位机可以实现监控连续炉的运行情况。
二、连续炉控制系统特点爱协林连续炉控制系统由上述三大部分组合成完整的控制模式，通过MP377的扩展功能，可实现4个层级的控制。
主控制电柜安装由外电路控制和PLC可编程控制器组成的调整用控制系统，是最基础、传统的第一层级控制。
操作台（含按键开关及MP377）属第二层级，利用MP377控制模块的强大功能实现了对连续炉的在线直接控制。
热处理行业规范条件-中华人民共和国工业和信息化部
附件：一、总则(一)为规范热处理生产经营秩序和投资行为，在保证产品质量和安全生产的基础上，改进企业组织方式，合理配置资源，加快淘汰落后产能和抑制低水平重复建设，推进节能减排清洁生产，引导热处理行业向精密、优质、清洁，集约化、专业化、规模化、现代化方向发展，根据国家有关法律法规和产业政策，制定热处理行业规范条件。
二、建设条件和企业布局(二)投资新建或者改扩建的热处理加工、热处理设备创造和热处理工艺材料生产企业(厂、点)要符合国家产业政策和产业规划，符合地区工业发展规划、产业发展导向和区域功能。
新建或者改扩建的热处理加工企业生产能力应具有不少于1000 万元/ 年产值的生产能力。
(三)热处理的生产场所禁止设立在自然保护区、重点生态功能区、风景名胜区、饮用水水源保护区等重点保护区域以及居民区、商业区、旅游区、蔬菜、粮食等农作物种植区。
(四)所有热处理专业化加工厂点的设立要坚决淘汰落后产能，要以加快“发展先进工艺，限制陈旧工艺，淘汰落后工艺”为导向。
推动企业转型升级，确保安全生产，强化节能减排，促进开辟低碳技术项目，发展高技术附加值的热处理企业。
三、工艺装备及工艺材料(五)热处理加工企业或者厂点应采用先进技术装备，加热设备的有效加热、保温及炉温均匀性应满足工艺要求，少无氧化的热处理加热设备比例达 50％或者以上。
不得使用国家明令禁止和淘汰的热处理工艺和设备(参见《产业结构调整指导目录》、《工业和信息化部高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录》、《部份工业行业淘汰落后生产工艺装备和产品指导目录》)。
新(扩)建热处理加工项目不得采用《产业结构调整指导目录》中限制类工艺和装备，现有生产线不得采用《产业结构调整指导目录》中淘汰类工艺和装备。
(六)热处理加热设备应符合相应的电炉能耗分级标准，炉体表面温升、空炉升温时间和空炉损耗功率比应符合GB/T15318 《热处理电炉节能监测》要求。
电阻炉加热效率不得低于 70％，燃料炉综合热效率不得低于 60％。
基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计
课程设计姓名张镇炀学号********班级电气优创0801摘要温度控制系统广泛应用于工业控制领域，如钢铁厂、化工厂、火电厂等锅炉的温度控制系统，电焊机的温度控制系统等。
加热炉温度控制在许多领域中得到广泛的应用。
这方面的应用大多是基于单片机进行PID 控制, 然而单片机控制的DDC 系统软硬件设计较为复杂, 特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处, PLC 在这方面却是公认的最佳选择。
加热炉温度是一个大惯性系统，一般采用PID调节进行控制。
随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID 控制功能, 因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的。
本设计是利用西门子S7-300PLC控制加热炉温度的控制系统。
首先介绍了温度控制系统的工作原理和系统的组成，然后介绍了西门子S7-300PLC和系统硬件及软件的具体设计过程。
关键词：西门子S7-300PLC，PID，温度传感器，固态继电器目录摘要 (I)Abstract ........................................... 错误!未定义书签。
第一章引言 ....................................... 错误!未定义书签。
1.1 系统设计背景............................... 错误!未定义书签。
1.2 系统工作原理 (IV)1.3 系统设计目标及技术要求 (IV)1.4 技术综述 (IV)第二章系统设计 (V)2.1 控制原理与数学模型 (V)2.1.1 PID控制原理 (V)2.1.2 PID指令的使用注意事项 (VIII)2.2 采样信号和控制量分析 (IX)2.3 系统组成 (IX)第三章硬件设计 ................................................... X I3.1 PLC的基本概念 (XI)3.1.1 模块式PLC的基本结构 (XII)3.1.2 PLC的特点 (XIII)3.2 PLC的工作原理 (XIV)3.2.1 PLC的循环处理过程 (XIV)3.2.2 用户程序的执行过程 (XVI)3.3 S7-300 简介 (XVI)3.3.1 数字量输入模块 (XVII)3.3.2 数字量输出模块 (XVII)3.3.3 数字量输入/输出模块 (XVII)3.3.4 模拟量输入模块 (XVII)3.3.5 模拟量输出模块 (XVIII)3.4 温度传感器 (XVIII)3.4.1 热电偶 (16)3.4.2 热电阻 (17)3.5 固态继电器 (XX)3.5.1 概述 (18)3.5.2 固态继电器的组成 (18)3.5.3 固态继电器的优缺点 (19)第四章软件设计 ................................................. X XII4.1 STEP7编程软件简介 (XXII)4.1.1 STEP7概述 (XXII)4.1.2 STEP7的硬件接口 .......................... .. (XXII)4.1.3 STEP7的编程功能 (XXII)4.1.4 STEP7的硬件组态与诊断功能 (XXIII)4.2 STEP7项目的创建 (XXIV)4.2.1 使用向导创建项目 (XXIV)4.2.2 直接创建项目 (XXIV)4.2.3 硬件组态与参数设置 (XXIV)4.3 用变量表调试程序 (XXVI)4.3.1 系统调试的基本步骤 (XXVI)4.3.2 变量表的基本功能 (XXVII)4.3.3 变量表的生成 (XXVIII)4.3.4 变量表的使用 (XXVIII)4.4 S7-300的编程语言 (XXIX)4.4.1 PLC编程语言的国际标准 (XXIX)4.4.2 STEP7中的编程技术 (XXX)结束语 ......................................................... X XXIV 致谢 (33)参考文献 (34)附录 (35)1.1系统设计背景近年来，加热炉温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，冶金﹑机械﹑食品﹑化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉﹑热处理炉﹑反应炉，对工件的处理均需要对温度进行控制。
计算机控制技术复习大作业及答案
《计算机控制技术》复习大作业及参考答案一、选择题（共20 题）1.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（ A ）转换。
A．A/D 转换器 B ．双向可控硅C. D/A转换器D .光电隔离器2.若系统欲将一个D/A 转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（D ）器件完成控制量的切换工作。
A.锁存器锁存B .多路开关C．A/D 转换器转换 D ．反多路开关3.某控制系统中，希望快速采样，保持器的保持电容CHEW （A ）0A．比较小 B ．比较大 C ．取零值 D ．取负值4.在LED显示系统中，若采用共阳极显示器，则将段选模型送至（B ）。
A．阳极 B ．阴极C.阴极或阳极D .先送阴极再送阳极5.电机控制意味着对其转向和转速的控制，微型机控制系统的作法是通过（B ）实现的。
A.改变定子的通电方向和通电占空比B.改变转子的通电方向和通电占空比C.改变定子的通电电压幅值D.改变转子的通电电压幅值6.计算机监督系统（SCC中，SCC^算机的彳^用是（B ）A.接收测量值和管理命令并提供给DD计算机B.按照一定的数学模型计算给定植并提供给DD计算机C.当DDC#算机出现故障时，SCC^算机也无法工作D. SCC^算机与控制无关7.键盘锁定技术可以通过（ C ）实现。
A.设置标志位B.控制键值锁存器的选通信号C. A和B都行D.定时读键值8.RS-232-C 串行总线电气特性规定逻辑“1”的电平是（C ）。
A．0．3 伏以下 B ．0．7 伏以上C．-3 伏以下 D ．+3伏以上9.在工业过程控制系统中采集的数据常搀杂有干扰信号，（D ）提高信/躁比。
A.只能通过模拟滤波电路B.只能通过数字滤波程序C.可以通过数字滤波程序/模拟滤波电路D.可以通过数字滤波程序和模拟滤波电路10．步进电机常被用于准确定位系统，在下列说法中错误的是（ B ）。
A.步进电机可以直接接受数字量B.步进电机可以直接接受模拟量C.步进电机可实现转角和直线定位D.步进电机可实现顺时针、逆时针转动11.在实际应用中，PID调节可根据实际情况调整结构，但不能（D ）。
加热炉燃烧器
加热炉燃烧器简介加热炉燃烧器是一种用于提供火焰和高温的装置，用于加热炉或其他工业过程中的热处理。
它的主要功能是将燃料与氧气混合并点燃，产生高温火焰，以提供所需的热能。
构成加热炉燃烧器通常由以下几个主要部分组成：1.燃料供应系统燃料供应系统负责将燃料输送到燃烧器中。
常见的燃料包括天然气、重油、煤炭等。
燃料供应系统通常包括燃料储罐、输送管道、泵和喷嘴等。
2.氧气供应系统氧气供应系统提供燃烧所需的氧气。
通常，空气中的氧气含量不足以支持完全燃烧，所以需要额外供应纯氧或富氧气体。
氧气供应系统通常由氧气储罐、输送管道和控制阀等组成。
3.点火系统点火系统用于点燃燃料和氧气混合物。
常见的点火方式包括电火花、火焰点火器和燃烧器蓝火等。
4.燃烧腔燃烧腔是燃料和氧气混合并燃烧的区域。
它通常由耐高温材料构成，以确保腔体能够承受高温和压力。
5.控制系统控制系统负责监测和调节燃烧器的工作状态。
它通常包括传感器、控制阀和计算机控制单元等。
控制系统可以实现自动控制和安全保护等功能。
工作原理加热炉燃烧器的工作原理可以简述如下：1.燃料和氧气混合燃料和氧气在供应系统中混合。
燃料的供给通常由燃料泵和喷嘴控制，而氧气的供给通常由氧气储罐和控制阀控制。
2.点燃混合物点火系统将燃料和氧气混合物点燃，形成火焰。
点火系统通常通过电火花或其他点火设备实现。
3.燃烧过程点燃的燃料和氧气混合物进入燃烧腔，在高温条件下发生燃烧反应。
燃料和氧气之间的化学反应会产生热能和废气。
4.温度控制控制系统监测燃烧器的工作状态，并根据需要调节燃料和氧气的供给量，以控制炉膛的温度。
应用领域加热炉燃烧器在许多工业领域中被广泛应用，例如：•钢铁和冶金工业：用于冶炼金属和炼钢过程中的加热和热处理。
•石化工业：用于石油和化工生产过程中的加热和脱硫等。
•玻璃工业：用于玻璃制造中的熔化和成型过程。
•陶瓷工业：用于陶瓷制造中的烧结和干燥过程。
•食品工业：用于食品加工和烘烤过程中的加热。
计算机控制技术课后题答案整理版（1到5章基本都有了）
第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。
答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。
1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。
2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。
3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。
2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。
3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。
缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。
（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）优点：实时性好、可靠性高和适应性强。
（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。
（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。
（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。
附加：计算机控制系统的发展趋势是什么？大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。
为更好地适应生产力的发展，扩大生产规模，以满足对计算机控制系统提出的越来越高的要求，目前计算机控制系统的发展趋势有以下几个方面。
步进式加热炉自动控制系统的设计
步进炉自动控制系统的设计摘要:目前，工业控制自动化技术正朝着智能化、网络化和集成化的方向发展。
通过步进梁式加热炉系统的设计，体现了当今自动化技术的发展方向。
同时介绍了软件设计思想、脉冲燃烧控制技术的特点及其在该系统中的应用。
1导言加热炉是轧钢行业必备的热处理设备。
随着工业自动化技术的不断发展，现代轧机应配备大型化、高度自动化的步进梁式加热炉，其生产应满足高产、优质、低耗、节能、无污染和生产操作自动化的工艺要求，以提高产品质量，增强市场竞争力。
中国轧钢行业的加热炉有两种:推钢炉和步进梁式炉。
然而，推钢炉长度短，产量低，烧损高。
操作不当会导致生产出现问题，难以实现管理自动化。
由于推钢炉有不可克服的缺点，步进梁炉依靠一种特殊的步进机构，使钢管在炉内做直角运动，钢管之间留有间隙，钢管与步进梁之间没有摩擦。
出炉的钢管通过提升装置卸出，完全消除了滑痕。
钢管加热段温差小，加热均匀，炉长不受限制，产量高，生产操作灵活。
其生产符合高产、优质、低耗、节能的特点。
全连续全自动步进梁式加热炉。
这种生产线具有以下特点: ①生产能耗大大降低。
②产量大幅增加。
③生产自动化水平很高。
原加热炉的控制系统多为单回路仪表和继电器逻辑控制系统，传动系统多为模拟量控制的电源装置。
现在加热炉的控制系统都是PLC或者DCS系统，大部分还有二级过程控制系统和三级生产管理系统。
传输系统都是数字DC或交流电源设备。
本项目是某钢铁集团新建的φ180小直径无缝连续钢管生产线热处理线上的一台步进梁式加热炉。
2流程描述该系统的工艺流程图如图1所示。
图1步进梁式加热炉工艺流程图淬火炉和回火炉都是步进梁式加热炉。
装载方式:侧进侧出；炉布:单排。
活动梁和固定梁由耐热铸钢制成，顶面有齿形面，钢管直径小于141.3毫米，每个齿槽内放置一根钢管。
每隔一颗牙放一根直径153.7mm的钢管。
活动横梁升降180mm，上下90mm，节距190mm，间隔145mm。
因此，每走一步，钢管都可以旋转一个角度，使钢管受热均匀，防止炉内弯曲变形。