加热炉自控制系统
PLC的加热炉自动上料控制系统
继续教育学院毕业设计（论文）题目：PLC的加热炉自动上料控制基于系统设计院、系(站)：机电工程系学科专业：机电一体化学生：学号：指导教师：2013年11月PLC的加热炉自动上料控制基于系统设计摘要可编程逻辑控制器是集微处理器，存储器，输入输出接口与中断系统于一体的器件，已经被广泛应用于机械制造，冶金，化工，能源，交通等各个行业。
PLC 具有较强的逻辑运算能力，可以实现各种开关量从简单到复杂的逻辑控制，在现代工业生产过程中，有许多连续变化的模拟量，如温度，压力，流量，液位等，可编程逻辑控制器可实现对模拟量的控制。
本次设计针对加热炉自动上料控制系统，考虑到生产实际工程，以工业生产中常见的加热炉为主体，分析并设计它的自动上料控制系统。
控制运料小车在生产轨道上的动作，生产轨道上设有行程开关，可以让小车自动发出信号，控制炉门的开闭，同时小车前进后退与卸料过程都可以自动实现。
这次设计完成了主电路，辅助电路的设计。
另外设计出了控制系统对应的梯形图，通过PLC编程程序，用STEP-7软件和S7-200联机调试，成功地仿真了整个生产工程，运行良好，达到了设计的目标。
模拟加热炉自动上料控制系统的生产现场，也取得了很好的效果。
关键词：S7-200PLC，PLC，加热炉，自动上料，STEP-7目录1 可编程控制器概述 (1)1.1 可编程控制器的产生背景 (1)1.2 继电器控制系统与PLC控制系统的比较 (1)1.3 可编程控制器的综述与发展趋势 (2)1.3.1 可编程控制器的特点 (2)1.3.2 可编程控制器的分类 (4)1.3.3 可编程控制器的应用范围 (4)1.3.4 可编程控制器的发展趋势 (4)2 可编程控制器的硬件结构和工作原理 (8)2.1 PLC的硬件结构 (8)2.2 PLC的扫描工作原理 (8)2.3 S7-200系列PLC (13)2.3.1 S7-200系列PLC的主要功能 (14)2.3.2 S7-200系列的组网 (14)2.4 PLC 的基本编程元件 (14)3 可编程控制器的设计技巧 (16)3.1 可编程控制器的编程 (16)3.1.1 可编程控制器的编程原则和技巧 (16)3.1.2 可编程控制器控制系统的设计步骤 (16)3.2 可编程控制器应用中常见的问题 (16)4 加热炉自动上料控制系统的设计 (18)4.1 设计的具体过程 (18)4.1.1 设计任务 (18)4.1.2 设计意义 (18)4.1.3 设计方案的选择 (19)4.1.4 设计流程图 (19)4.2 加热炉自动上料控制系统的方案实施 (21)4.2.1 分析生产过程并确定I/O点数 (21)4.2.2 合理分配I/O端口并制表 (21)4.3 绘制电路图与梯形图 (22)4.3.1 绘制主电路图 (22)4.3.2 绘制辅助电路接线图 (23)4.3.3 画出梯形图 (24)4.4 用STEP-7软件与S7-200联机调试 (27)5 结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1可编程控制器概述1.1 可编程控制器的产生背景在20世纪60年代以前，工厂里实现生产过程自动控制的设备主要是以继电器为主要元件的控制装置，复杂的控制系统可能要使用成百上千个各式各样的继电器，用成千上万根导线连接起来。
加热炉过程自动控制系统的设计
加热炉过程自动控制系统的设计以下是一个加热炉过程自动控制系统的设计方案，详细描述了系统的组成、工作原理及控制策略：一、系统组成：1.传感器：用于检测加热炉的温度、湿度、压力、流量等参数。
2.执行器：负责控制加热炉的加热功率、燃料供给、风量等。
3.控制器：根据传感器信号，通过计算和判断，产生相应的控制命令，控制执行器的动作。
4.人机界面：提供对加热炉过程的监控、设置和操作功能，使操作员能够方便地对加热炉进行调试和控制。
二、工作原理：1.传感器采集加热炉的各项参数，并将数据传输给控制器。
2.控制器根据传感器数据进行计算和分析，将所需的控制命令传输给执行器。
3.执行器根据控制命令控制相应设备的动作，如调节加热功率、燃料供给量、风量等。
4.执行器调整加热炉的工作状态，使其达到预定的温度、湿度、压力、流量等参数。
5.人机界面可以通过可视化界面显示加热炉的运行状态和参数，操作员可以通过界面进行参数设置和调整。
三、控制策略：1.温度控制：根据加热炉的加热需求，设置温度控制器的目标温度，并通过加热功率的控制来调节温度，使其尽量趋近目标温度。
2.湿度控制：根据加热炉的加热需求，设置湿度控制器的目标湿度，并通过蒸汽量或喷雾量的控制来调节湿度，使其尽量趋近目标湿度。
3.压力控制：根据加热炉的加热需求，设置压力控制器的目标压力，并通过调节燃料供给量和风量的控制来调节压力，使其尽量趋近目标压力。
4.流量控制：根据加热炉的加热需求，设置流量控制器的目标流量，并通过调节燃料供给量和风量的控制来调节流量，使其尽量趋近目标流量。
5.故障诊断与安全保护：系统可以检测加热炉的异常状态和故障情况，并进行相应的故障诊断和安全保护措施，如当温度超过安全范围时，自动切断燃料供给等。
温度自控电加热炉工作原理
温度自控电加热炉工作原理
温度自控电加热炉是一种通过控制电流和加热时间来维持恒定温度的加热设备。
其工作原理如下：
1. 电源供电：将电加热炉连接到电源上，通过开关打开电流供应。
2. 温度传感器：电加热炉内部配备了温度传感器，用于检测当前炉内的温度。
3. 控制系统：电加热炉配备了一个智能控制系统，根据温度传感器的反馈信号，实时监测和调节炉内温度。
4. 控制信号：控制系统会根据设定的温度值与当前测量值进行比较，生成控制信号。
5. 电流调节：根据控制信号，控制系统会调节电流的大小，通过调整电流的传输量来控制炉内的加热速度。
6. 加热时间控制：控制系统还会根据控制信号，控制加热时间的长短，以实现温度的持续控制。
7. 反馈机制：通过不断监测和调节加热过程中的温度变化，控制系统能够及时调整电流和加热时间，以保持设定的恒定温度。
总结：温度自控电加热炉通过温度传感器、控制系统和电流调节来实现对加热过程的控制，以达到恒定温度的目的。
这种炉
子广泛应用于工业生产中的高温加热过程，提高了生产效率和产品质量。
加热炉控制系统要点
加热炉控制系统要点1.温度控制：加热炉是用来提供高温环境的设备，因此温度控制是其最基本的功能。
控制系统应该能够根据工艺要求对加热炉的温度进行精确控制。
这可以通过在炉内安装温度传感器，并与控制系统连接来实现。
控制系统应该能够读取传感器的数据，并根据预设的温度范围来调节炉内的加热设备。
2.压力控制：加热炉在工作过程中需要维持一定的内部压力，以保证炉内温度的稳定性和燃烧效果。
控制系统应该能够监测加热炉内的压力，并通过调节进气和排气量来维持压力在合适的范围内。
3.燃料供给控制：加热炉的燃料供给对于平稳的燃烧效果至关重要。
控制系统应该能够监测燃料的流量和压力，并根据需要进行精确的控制。
例如，在炉内温度过低时，控制系统应该能够增加燃料供给来提高温度。
4.温度保护：加热炉的操作范围必须在安全范围内，超过限定的高温范围可能导致炉子损坏或者危险。
因此，控制系统应该具备温度保护功能，一旦温度超过设定范围，就应该自动切断加热设备的电源，并发出警报信号，以防止事故的发生。
5.远程监控和控制：加热炉控制系统应该具有远程监控和控制的功能，方便工作人员在不同的位置对炉子进行实时监测和操作。
通过与计算机或者移动设备相连，工作人员可以远程监控加热炉的运行状态，并对其进行必要的调整和控制。
6.数据记录和分析：加热炉控制系统应该能够将每次加热过程的相关数据进行记录，并能够生成相应的报表和图表。
这些数据可以用于对加热炉的性能进行分析和评估，有助于改进和优化生产过程。
7.系统安全性：加热炉控制系统应该具备一定的安全性能，以避免操作失误和不当操作引发的事故。
例如，可以设置密码保护功能，只有经过授权的人员才能对控制系统进行操作。
此外，还可以设置紧急停机按钮等安全装置，以便在紧急情况下快速切断炉子的电源。
综上所述，一个优秀的加热炉控制系统应该具备温度、压力和燃料供给等参数的精确控制能力，同时具备远程监控和数据分析功能。
通过有效地控制加热炉的操作，可以提高生产效率，保证产品质量，提升安全性能。
加热炉温度控制系统工作原理
加热炉温度控制系统工作原理
加热炉温度控制系统的工作原理如下：
1. 传感器：系统中的一个温度传感器负责实时监测加热炉内的温度，并将温度信号转化为电信号。
2. 控制器：控制器接收传感器发送的温度信号，并与设定的目标温度进行比较，确定是否需要调整加热炉的加热功率。
3. 调节器：控制器通过输出信号调整加热炉的加热功率。
如果温度低于设定目标温度，调节器会增加加热功率，反之则会减小加热功率。
4. 加热元件：加热炉内的加热元件，如电热丝或燃烧器，根据调节器输出的信号来增减加热功率。
5. 反馈回路：控制系统通过反馈回路监测实际炉内温度的变化，使温度保持在设定的目标温度范围内。
如果温度偏离目标温度，控制器会调整加热功率来实现温度的稳定控制。
通过不断监测温度、比较设定目标温度、调整加热功率等步骤，加热炉温度控制系统能够有效地控制加热炉的温度，保证产品的加热质量和稳定性。
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。
加热炉温度控制系统
加热炉温度控制系统标题：加热炉温度控制系统摘要：加热炉温度控制系统是一种用于控制加热炉温度的设备。
它通过监测加热炉内的温度并相应地调节加热器的工作状态，以保持加热炉内的温度在设定范围内稳定。
本文将介绍加热炉温度控制系统的原理、组成部分以及工作流程，并探讨其在工业生产中的应用。
关键词：加热炉、温度控制、加热器、工业生产1. 引言加热炉是一种常见的热处理设备，广泛应用于冶金、机械加工和材料研究等领域。
在加热炉的使用过程中，保持加热炉内的温度稳定是非常重要的。
过低的温度会导致加热不充分，影响产品的质量；过高的温度则会造成能源的浪费，甚至导致设备损坏。
因此，开发一种稳定且可靠的加热炉温度控制系统对于提高生产效率和节约能源具有重要意义。
2. 温度控制系统的原理温度控制系统通常由温度传感器、控制器和执行器组成。
温度传感器用于实时监测加热炉内的温度变化，将温度信号传输给控制器。
控制器根据设定的温度范围和温度传感器反馈的实时温度，计算出相应的控制信号。
执行器根据控制信号调节加热器的工作状态，从而实现加热炉温度的稳定控制。
3. 温度控制系统的组成部分3.1 温度传感器温度传感器是温度控制系统中的重要组成部分。
常用的温度传感器有热电阻和热电偶两种。
热电阻传感器的工作原理是利用金属电阻随温度变化而发生的电阻变化，通过测量电阻的变化来确定温度。
热电偶传感器则是利用两种不同材料的接触产生的热电势随温差变化而变化，通过测量热电势的变化来确定温度。
3.2 控制器控制器是温度控制系统的核心部件，负责计算控制信号并将其传输给执行器。
控制器根据设定的温度范围和温度传感器反馈的实时温度，做出相应的控制决策。
常见的控制器包括PID控制器和模糊控制器。
PID控制器根据比例、积分和微分三个方面来调节控制信号；模糊控制器则利用模糊逻辑推断得出控制信号。
3.3 执行器执行器根据控制器传输的控制信号调节加热器的工作状态。
常见的执行器包括电动阀和可调电阻。
加热炉自动燃烧控制技术
加热炉自动燃烧控制技术
加热炉自动燃烧控制技术是指通过控制系统，实现加热炉燃料的自动供给、自动点火、自动调节火焰高低、自动关闭等功能的技术。
其主要目的是提高加热炉的工作效率，降低能源消耗，同时也能提高工作安全性和稳定性。
该技术具有以下优点：
1. 自动化程度高，无需人工干预，降低了操作难度和操作风险。
2. 系统可靠性高，能够实现远程监控和操作，增加了操作的便捷性。
3. 精度高，能够精确控制火焰高低，保证加热炉的工作温度和加热质量。
4. 能够实现能源的节约，降低了企业的生产成本，提高了经济效益。
在加热炉自动燃烧控制技术的应用过程中，需要注意以下几点： 1. 控制系统的设计应该考虑到实际使用情况，能够适应不同的加热炉型号和燃料类型。
2. 控制系统的安全性应该得到保障，能够避免意外事故的发生。
3. 控制系统的稳定性应该得到保障，能够确保长期运行稳定，减少故障率和维修成本。
4. 控制系统的维护和保养应该得到重视，及时发现和处理故障，保证系统的可靠性和稳定性。
总之，加热炉自动燃烧控制技术的应用，将会为企业的生产过程
带来很大的效益，提高了生产效率和经济效益，同时也增加了生产安全性和稳定性。
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课程设计（论文）
题目：加热炉自动送料
控制系统
设计名称：机电传动控制
班级学号：0901014102
学生：鸿姣
指导教师：岩
2011年12月24日
目录
前言 (2)
课程设计的任务和要求 (3)
课程设计的任务 (3)
设计容： (3)
设计要求： (3)
课程设计的基本要求 (3)
控制要求 (3)
总体设计 (5)
PLC选型： (5)
PLC端子接线 (6)
PLC程序设计 (7)
设计思想 (8)
PLC顺序功能图 (9)
PLC梯形图 (11)
程序调试说明 (18)
结束语 (19)
参考文献 (20)
前言
加热炉自动控制（automatic control of reheating furnace）对加热炉的出口温度、燃烧过程、联锁保护等进行的自动控制.早期加热炉的自动控制仅限控制出口温度，方法是调节燃料进口的流量.现代化大型加热炉自动控制的目标是进一步提高加热炉燃烧效率，减少热量损失.为了保证安全生产，在生产线中增加了安全联锁保护系统.
这种控制的主要目的是在工艺允许的条件下尽量降低过剩空气量，保证加热炉高效率燃烧.简单的控制方案是通过测量烟道气中的含氧量，组成含氧量控制系统,或设计燃料量和空气量比值调节系统,再利用含氧量信号修正比值系数.含氧量控制系统能否正常运行的关键在于检测仪表和执行机构两部分.现代工业中都趋向于用氧化锆测氧技术检测烟道气中的含氧量.应用时需要注意测量点的选择、参比气体流量和锆管温度控制等问题.加热炉燃烧控制系统中的执行机构特性往往都较差，影响系统的稳定性.一般通过引入阻尼滞后或增加非线性环节来改善控制品质.
在加热炉燃烧过程中，若工艺介质流量过低或中断烧嘴火焰熄灭和燃料管道压力过低,都会导致回火事故，而当燃料管道压力过高时又会造成脱火事故.为了防止事故，设计了联锁保护系统防止回火和温度压力选择性控制系统防止脱火.
联锁保护系统由压力调节器、温度调节器、流量变送器、火焰检测器、低选器等部分组成.当燃料管道压力高于规定的极限时，压力调节系统通过低选器取代正常工作的温度调节系统，此时出料温度无控制，自行浮动.压力调节系统投入运行保证燃料管道压力不超过规定上限.当管道压力恢复正常时，温度调节系统通过低选器投入正常运行，出料温度重新受到控制.当进料流量和燃料流量低于允许下限或火焰熄灭时，便会发出双位信号，控制电磁阀切断燃料气供给量以防回火.
随着节能技术不断发展，加热炉节能控制系统正日趋完善.以燃烧过程数学模型为依据建立的最佳燃烧过程计算机控制方案已进入实用阶段.例如，按燃烧过程稳态数学模型组成的微机控制系统已开始在炼油厂成功使用.有时利用计算机实现约束控制，使加热炉经常维持在约束条件边界附近工作，以保证最佳燃烧.随着建立燃烧模型工作的进展和计算机技术的应用，加热炉燃烧过程控制系统将得到进一步的完善.
课程设计的任务和要求
课程设计的任务
设计容：
1）完成《课程设计指导书》所要求的控制循环.
2）按停止按钮，立即停止.
3）要求可以实现回原点、单周期、连续控制.
设计要求：
1）画出端子分配图和顺序功能图
2）设计并调试PLC控制梯形图
3）设计说明书
课程设计的基本要求
控制要求
启动——装料台取料——装料1#炉——夹钳冷却——装料台取料——装料2#炉——台车退到1#炉（1#炉加热完毕）——1#炉出料——卸料台卸料——夹钳冷却——装料台取料——装料1#炉——台车前进到2#炉（2#炉加热完毕）——2#炉出料——卸料台卸料
图1.1 送料系统示意图
总体设计
PLC选型：
西门子公司的SIMATIC S7-200系列属于小型PLC，即可用代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统.
PLC的控制主机，使用西门子S7-200系列作为整个系统的主控制机，我们使用的是28个输入、8个输出共36个数字量的I\O点的CPU，选用S7-200CPU226.
1、本机的数字输入：32路数字量输入
2、本机的数字输出：16路数字量输出
3、最大的数字量I\O：256
4、最大的模拟量I\O：32AI\32AO
5、扩展模块数量：7个模块
6、部存储器位：256位
7、定时器总数：256定时器
8、计数器总数：256计数器
PLC端子接线
1#炉限位
2#炉限位
冷却槽左限位
冷却槽右限位
夹钳冷却下限位
取料台上限位
取料台下限位
卸料台上限位
卸料台下限位
1#炉上限位
1#炉下限位
2#炉上限位
2#炉下限位
夹紧
松开
上升
下降
左行
右行
冷却槽左行
冷却槽右行
回原点
单周期
连续
启动
停止
PLC程序设计
设计思想
PLC应用系统时，首先是进行PLC应用系统的功能设计，即根据被控对象的功能和工节要求，明确系统必须要做的工作和必备的条件，然后是进行PLC的系统功能分析，即通过分析系统功能，提出PLC控制系统的结构形式、控制信号的种类、数量、系统的规模、布局.最后根据系统分析的结果，具体的确定PLC的机型和系统的具体配置.其控制系统的设计思想及其步骤如下：
1、深入了解和分析被控对象的工艺条件和被控要求，如控制的基本
方式、操作方式.
2、根据被控对象对PLC控制系统的功能要求和所需的输入输出的信
号点数等，选择合适类型的PLC.
3、根据控制要求所需的用户输入输出设备，确定PLC的I\O点数，
并设计I\O端口接线图.
4、根据生产工艺要求，画出系统的工作循环图表.
5、根据系统工作循环图表设计出梯形图.
PLC顺序功能图
PLC梯形图
夹钳下降冷却
左行
下降
上升
夹紧
M0.6 M2.2 M3.2 M4.6 M5.6 M7.1( )
Q0.1 ( ) Q0.2
( )
Q0.3
M0.3
M0.7
M1.3
M1.7
M2.3
M2.7
M3.3 M3.7
M4.3
M4.7
M5.3
M5.7
M7.0
M0.1
M0.5
M1.2
M2.1
M1.5
M2.5
M3.1
M3.6
M4.1
M4.5
M5.1
M5.5
M7.0
( )
Q0.6
M3.5
( )
Q0.5
( )
Q0.4
M1.0M2.4M3.0M3.4M5.4M6.0M6.0
M0.4M2.0M5.0M7.1
M1.4M4.0
M1.1( )
Q0.7
程序调试说明
在程序调试过程中，最开始遇到的问题是发现定时器不开始定时，经过询问同学才知道，原来不止是线圈不能重复，定时器也不能重复使用，否则就会不开始工作.
在运行过程中，PLC上电后，SM0.1得电，然后根据梯形图，逐个按下限位开关和动作按钮，对应的线圈会得电，输出的对应的Q会亮，表示这步运行正常.
在这次运行中，基本实现了课程设计指导书上的要求，即回原点、单周期以及连续的运行要求.
结束语
经过一周的课设，使我对PLC的使用有了进一步的了解.我本来对一些PLC 的梯形图的编写不太熟练，对题目分析的不太准确，但我在老师和同学的帮助下，让我不断地学习、改进、进步，完成了这次课设.虽然其中仍有不足之处，但这让我了解到，人就是在不断实践中进步的.这次课设锻炼了我们的动手和动脑能力，使我对PLC这门课有了进一步的认识，更加激发了我的学习兴趣.相信只要这样学下去，总有成功的一天.
沈阳理工大学课程设计专用纸 No
沈阳理工大学 20 参考文献
【1】白宁、段智敏.文波.机电传动控制【M 】 .：东北大学。