基于PLC控制的窑炉温度控制系统设计 2

基于PLC的内模PID窑炉温度控制系统设计
刘洋;王钦若
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2008(024)028
【摘要】在工业生产过程当中,PID调节是经典控制理论中最典型的闭环控制方法,但是对于非线性大时滞大惯性的陶瓷窑炉温度控制系统.传统PID控制的效果不佳.本文简单介绍了基于内模控制原理的PID参数整定方法,详细地阐述了基于内模PID的陶瓷窑炉温度控制在西门子PLC S7-200中的算法实现.通过MATLAB软件仿真,将内模PID的陶瓷窑炉温度控制效果与传统PID控制进行比较,论证了其优良特性.
【总页数】3页(P99-101)
【作者】刘洋;王钦若
【作者单位】510006,广州,广东工业大学自动化学院;510006,广州,广东工业大学自动化学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于PID模糊控制的陶瓷窑炉温度控制系统的设计 [J], 刘美俊
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基于PLC的智能炉温网络控制系统设计环形炉温控制系统的良好设计，将直接关系到炉的燃烧质量和燃料的节约，以及减少对污染气体的排放。

近几年，由于智能化的炉温控制系统越来越成熟，对以后的工业发展显得越来越重要，也是社会的发展趋势。

标签：PLC；智能控制系统；炉温；设计引言燃炉主要运用于冶金、采矿等众多工业领域，智能炉温控制系统通过PLC 的智能调节系统，能够很好地实时监测和调整炉温，使炉内的燃料尽量达到完全燃烧，减少对燃料的浪费，降低对空气的污染。

基于PLC智能控制系统的设计和应用，将在很大程度上减少了人力的投入，也保证了燃炉的安全性和高效性。

1 系统结构设计该系统的主要结构由PLC以及MCF5272构成，系统的运行部件由电动部件和切向调节阀构成，并且微处理器会自动把数据处理后传输给PLC。

而PLC会通过模糊的智能控制系统把数据处理好后输出给系统，制动调节水位的装置会根据智能控制系统反馈的信息，把水位调节到与闸门相平衡的位置。

这样始终保持锅炉中的水位与水蒸气蒸发掉的水位保持平衡，达到自动控制的目的。

1.1 搭建硬件平台给燃炉搭建一个合适的平台，通过预先输入实测的温度值，经过预设系统进行计算。

不断调整系统的参数，使实测值与计算值相符，以达到对水位的及时调整，保证蒸汽量的持续输出。

将数据处理器处理后的数据传输到PLC，这样PLC 就可以不用再对数据进行处理，直接对接受的信号做出相应的反应。

PLC智能控制系统，既保证了运行的安全性又大大地减少了人力，对以后的锅炉发展有大大的好处。

下面，通过一张图纸，更清晰地了解搭建平台的具体布置。

1.2 实现系统软件的控制在平台上通过软件的方式对锅炉进行实时控制，防止锅炉出现危险，并且当锅炉出现危险时，系统通过报警器自动发出警报，这时还可以通过人为的方式进行手动控制，来应对不可逆转的过程。

而在正常情况下，还是主要采取智能控制的方式为主，人为控制的方式为辅。

1.3 应用WISMO2C通信控制模块系统中装入SIM卡，不仅可以方便地输入和输出數据，还可以实时地进行一些漏洞的修补，以便系统能够更好地运行。

基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计概述加热炉是工业生产中常见的设备之一，其主要作用是提供高温环境用于加热物体。

为了确保加热炉的稳定性和安全性，需要设计一个可靠的温度控制系统。

本文将介绍一个基于PLC（可编程逻辑控制器）控制的加热炉温度控制系统设计方案。

系统设计原理在加热炉温度控制系统中，PLC作为核心控制器，通过监测温度传感器的输出信号，根据预设的温度设定值和控制策略，控制加热炉的加热功率，从而实现对加热炉温度的稳定控制。

以下是系统设计的主要步骤：1.硬件设备选择：选择适合的温度传感器和控制元件，如热电偶、温度控制继电器等。

2.PLC选型：根据实际需求，选择合适的PLC型号。

PLC需要具备足够的输入输出点数和计算能力。

3.传感器连接：将温度传感器接入PLC的输入端口，读取实时温度数据。

4.温度控制策略设计：根据加热炉的特性和工艺需求，设计合适的温度控制策略。

常见的控制策略包括比例控制、积分控制和微分控制。

5.控制算法实现：根据温度控制策略，编写PLC程序，在每个采样周期内计算控制算法的输出值。

6.加热功率控制：使用控制继电器或可调功率装置，控制加热炉的加热功率。

7.温度反馈控制：通过监测实际加热炉温度和设定值之间的差异，不断修正加热功率控制，使加热炉温度稳定在设定值附近。

系统硬件设计基于PLC控制的加热炉温度控制系统的硬件设计主要包括以下几个方面：1.温度传感器：常用的温度传感器有热电偶和热敏电阻。

根据加热炉的工艺需求和温度范围，选择适合的温度传感器。

2.PLC：选择适合的PLC型号，根据实际需求确定PLC的输入输出点数和计算能力。

3.控制继电器或可调功率装置：用于控制加热炉的加热功率。

根据加热炉的功率需求和控制方式，选择合适的继电器或可调功率装置。

4.运行指示灯和报警器：用于显示系统的运行状态和报警信息。

PLC程序设计PLC程序是基于PLC的加热炉温度控制系统的关键部分，其主要功能是实现温度控制算法。

《基于PLC的环形炉温度控制系统设计与应用》篇一一、引言随着工业自动化技术的不断发展，温度控制系统的设计与应用在工业生产中显得尤为重要。

环形炉作为许多工业生产过程中的关键设备，其温度控制系统的稳定性和精确性直接影响到产品的质量和生产效率。

因此，基于PLC的环形炉温度控制系统应运而生，本文将介绍其设计思路和应用效果。

二、系统设计1. 系统构成基于PLC的环形炉温度控制系统主要由PLC控制器、温度传感器、执行机构、人机界面等部分组成。

其中，PLC控制器作为系统的核心，负责接收温度传感器的信号，根据设定的控制算法输出控制信号，驱动执行机构进行温度调节。

2. PLC控制器设计PLC控制器是整个系统的“大脑”，其设计应考虑到系统的实时性、稳定性和可扩展性。

首先，应选择合适的PLC型号，根据环形炉的规模和工艺要求，确定I/O点的数量和类型。

其次，编写控制程序，实现温度的实时监测、报警、自动调节等功能。

此外，还应考虑到系统的故障诊断和保护功能，确保系统的稳定运行。

3. 温度传感器和执行机构的选择温度传感器是测量环形炉温度的关键部件，应选择具有高精度、高稳定性的传感器。

执行机构则是根据PLC控制器的指令进行温度调节的部件，常见的有电动调节阀、电动执行器等。

在选择时，应考虑到其响应速度、调节精度和可靠性等因素。

4. 人机界面设计人机界面是操作人员与系统进行交互的界面，应设计得简洁、直观、易操作。

通过人机界面，操作人员可以实时监测环形炉的温度、设定温度目标值、查看报警信息等。

此外，还应具备历史数据查询、报表生成等功能，方便操作人员进行生产管理和数据分析。

三、系统应用基于PLC的环形炉温度控制系统在实际应用中取得了显著的效果。

首先，该系统具有较高的控制精度和稳定性，能够实时监测环形炉的温度，并根据设定的控制算法自动调节执行机构，使温度保持在设定范围内。

其次，该系统具有丰富的功能，如温度报警、历史数据查询、报表生成等，方便操作人员进行生产管理和数据分析。

基于PLC的锅炉温度控制系统设计方案目录摘要 (1)第一章绪论 (3)1.1课题背景及研究目的和意义 (3)1.2国内外研究现状 (3)1.3项目研究内容 (4)第二章 PLC和组态软件基础 (5)2.1可编程控制器基础 (5)2.1.1可编程控制器的产生和应用 (5)2.1.2可编程控制器的组成和工作原理 ············错误!未定义书签。

2.1.3可编程控制器的分类及特点 (7)2.2组态软件的基础 (8)2.2.1组态的定义 (8)2.2.2组态王软件的特点 (8)2.2.3组态王软件仿真的基本方法 (8)第三章 PLC控制系统的硬件设计 (9)3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (9)3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 (9)3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 (9)3.1.3 PLC程序设计的一般步骤 (10)3.2 PLC的选型和硬件配置 (11)3.2.1 PLC型号的选择 (11)3.2.2 S7-200CPU的选择 (12)3.2.3 EM235模拟量输入/输出模块 (12)3.2.5 可控硅加热装置简介 (12)3.3 系统整体设计方案和电气连接图 (13)3.4 PLC控制器的设计 (14)3.4.1 控制系统数学模型的建立 (14)3.4.2 PID控制及参数整定 (14)第四章 PLC控制系统的软件设计 (16)4.1 PLC程序设计的方法 (16)4.2 编程软件STEP7--Micro/WIN 概述 (17)4.2.1 STEP7--Micro/WIN 简单介绍 (17)4.2.2 计算机与PLC的通信 (18)4.3 程序设计 (18)4.3.1程序设计思路 (18)4.3.2 PID指令向导 (19)4.3.3 控制程序及分析 (25)第五章组态画面的设计 (29)5.1组态变量的建立及设备连接 (29)5.1.1新建项目 (29)5.2创建组态画面 (33)5.2.1新建主画面 (33)5.2.2新建PID参数设定窗口 (34)5.2.3新建数据报表 (34)5.2.4新建实时曲线 (35)5.2.5新建历史曲线 (35)5.2.6新建报警窗口 (36)第六章系统测试 (37)6.1启动组态王 (37)6.2实时曲线观察 (38)6.3分析历史趋势曲线 (38)6.4查看数据报表 (40)结束语 (43)参考文献 (44)摘要从上世纪80年代至90年代中期，PLC得到了快速的发展，在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

基于PLC加热炉温度控制系统设计【摘　要】温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。

加热炉的温度控制系统具有较大的容量滞后，采用单回路控制往往会出现较大的动态偏差，很难达到好的控制效果，为提高系统对负荷变化较大或其他扰动比较剧烈时的控制质量，采用基于PLC的加热炉温度控制系统来提高加热炉的燃烧效率。

可编程序控制器（PLC）是一种新型的通用的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，是功能加强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。

PLC的应用领域已经拓宽到了各个领域，PLC的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。

在传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。

PLC最基本最广泛的用于开关量的逻辑控制，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制，顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

如注塑机，印刷机，订书机，组合抢答器，磨床，包装等。

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁，石油，化工，电力，建材，机械制造，汽车，轻纺，交通运输，环保及文化娱乐等各个行业，使用广泛。

本设计将以PLC为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，在保留了原始加热炉温度控制系统的基本功能的同时又增加了一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以控制方便，灵活，只要改变输入PLC的控制程序，就能够实现对加热炉温度的控制。

【关键词】加热炉温度控制系统可编程控制器燃烧效率System design of heating furnace temperaturecontrol based on PLC【Abstract】:Pneumatic manipulator is a automated devices thatcan mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of the PLC manipulator the overall design, and pneumatic design. This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced.The PLC was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger【Keywords】：pneumatic manipulator PLC pneumatic loop Four degrees of freedom.目录第一章、绪论 (5)1.1 本课题的发展概况 (6)1.2 加热炉温控系统的实现过程概述 (6)1.3 本课题研究的内容和意义 (7)1.4 PLC简介 (7)1.4.1 PLC的定义 (9)1.4.2 PLC的基础知识 (11)1.4.3 PLC的用途 (12)1.5 PLC的组成 (13)1.5.1中央处理单元 (13)1.5.2存储器 (15)1.5.3输入输出单元 (15)1.5.4通讯接口 (16)1.5.5智能接口模块 (16)1.5.6编程装置 (16)1.5.7电源 (16)第二章、加热炉温度控制系统总体方案与PID算法的设计 (17)2.1 总体方案的设计 (17)2.1.1硬件模块的设计 (17)2.1.2软件模块的设计 (17)2.2 PID控制算法的介绍 (17)2.2.1 PID控制算法的设计 (17)2.2.2 PID控制器参数的整定 (17)第三章、加热炉温度控制系统的PLC设计 (17)3.1 输入输出点分配 (18)3.2 PLC的选择 (19)3.3 加热炉温度控制系统PLC控制系统接线图 (20)3.4 加热炉温度控制系统主程序流程图的确定 (20)3.5 加热炉温度控制系统温度控制系统图的确定 (20)第四章、加热炉温度控制系统PLC控制程序 (21)4.1西门子S7-200的介绍 (22)4.2加热炉温度控制系统西门子S7-200程序的实现 (24)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)第一章绪论1.1 本课题的发展概况温度控制系统在工业生产中获得了广泛的应用，在工农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要的地位。

基于PLC电热炉温度控制系统设计随着工业自动化的不断发展，PLC（可编程逻辑控制器）在工业生产中的应用越来越广泛。

其中，电热炉温度控制系统是一个重要的应用领域。

本文将就基于PLC电热炉温度控制系统设计展开深入的研究，以期能为相关领域的工程师和技术人员提供有价值的参考。

首先，我们将介绍PLC电热炉温度控制系统的基本原理和工作流程。

在一个典型的电热炉中，温度是一个重要参数，它直接影响着产品质量和生产效率。

传统上，人工操作是常用的温度控制方法。

然而，这种方法存在许多缺点，如操作不稳定、效率低下等。

而基于PLC技术设计的电热炉温度控制系统能够自动化地实现对温度进行精确、稳定地控制。

接下来我们将详细介绍PLC在电热炉温度控制系统中所起到的作用。

首先是传感器部分，在这个部分中我们会介绍温度传感器的种类和工作原理，并详细解释如何选择合适的传感器以及如何进行正确的安装和校准。

接下来是控制器部分，我们将介绍PLC控制器的基本原理以及其在温度控制中的应用。

此外，我们还将讨论PLC在数据采集和通信方面的作用，以及如何进行数据处理和分析。

然后，我们将详细介绍PLC电热炉温度控制系统设计中所需要考虑的关键因素。

首先是系统稳定性和可靠性。

在电热炉温度控制系统中，稳定性是至关重要的因素。

我们将讨论如何通过合适的控制算法来实现系统稳定，并介绍一些常用的控制算法，如PID（比例-积分-微分）算法等。

此外，我们还将讨论硬件设计方面需要考虑的因素，如电路设计、电源设计等。

接下来是安全性问题。

在一个工业生产环境中，安全问题是非常重要且不可忽视的因素。

我们将讨论一些常见安全问题，并提出相应解决方案。

最后，在本文中我们还将介绍一些实际案例，并对其进行分析和评估。

这些案例将涵盖不同的行业和应用领域，以期能够提供更多的实践经验和参考。

综上所述，本文将从基本原理、PLC技术应用、关键因素考虑以及实际案例分析等方面对基于PLC电热炉温度控制系统设计展开深入研究。

基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计学院：专业：姓名：学号：传统的加热炉电气控制系统普遍采用继电器控制技术，由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制，使控制系统的体积增大，耗电多，效率不高且易出故障，不能保证正常的工业产生，随着计算机控制技术的发展，传统继电器控制技术必然被基于计算机技术而产生的PLC控制取代，而PLC本身优异的性能使基于PLC控制的温度控制系统变的经济高效稳定且维护方便。

这种温度控制系统对改造传统的继电器控制系统有普遍性意义。

1、加热炉温度控制系统基本构成加热炉温度控制系统基本构成如图1所示，它由PLC主控系统、移相触发模块整、流器SCR、加热炉、传感器等五部分组成。

我希望该加热炉的温度稳定在100℃进行工作。

图1加热炉温度控制系统基本组成加热炉温度控制实现过程是：首先传感器将加热炉的温度转化为电信号，PLC主控系统内部的A/D将送进来的电压信号转化为PLC可识别的数字量，然后PLC将系统给定的温度值与反馈回来的温度值进行处理，给移相触发模块，再给三相整流电路（SCR）一个触发脉冲（既控制脉冲），这样通过三相整流电路的输出我们控制了加热炉电阻丝两端的电压，也既加热炉温度控制得到实现，其中PLC主控系统为加热炉温度控制系统的核心部分起重要作用。

2、PLC控制系统的硬件配置PLC控制系统的硬件配置：在加热炉温度控制系统中PLC采用日本三菱公司FX2N，其硬件采用模块化设计，配合了多种特殊功能模块及功能扩展模块，可实现模拟量控制、位置控制等功能，该系列PLC可能性高，抗干扰强、配置灵活、性价比高，本温度控制系统中PLC我们选择FX2N-48MR-001型，它与外部设备的连线如图2表1所示。

图2 PLCI/O接线图IN 系统开系统关编号 X10 X15 OUT 高温指示灯数据显示数据显示片选编号Y1 Y1~Y5 Y6~Y9 表1 PLCI/O地址分配表3、流程设计根据加热炉温度控制要求，本系统控制流程图如图3所示。

课程设计(论文)-基于PLC的电加热炉温度控制系统设计引言电加热炉在很多工业生产过程中都扮演着重要角色，而温度控制是电加热炉设计中一个至关重要的问题。

在传统控制方式中，人工干预方案过程复杂，效率较低，不利于生产效率和产品质量的提高。

本文将介绍基于PLC的电加热炉温度控制系统的设计思路、实现原理和结果。

一、设计思路本设计将采用PID控制算法，该算法具有高效、稳定、精度高等优点。

通过对电加热炉加热、冷却及温度等变量进行采样处理，并将PID控制器中的比例、积分、微分三个参数进行调节，使电加热炉的温度控制在预定温度范围内。

二、实现原理本设计所用的硬件设备主要包括PLC、温度传感器、电源、电加热炉及调节阀等。

其中，PLC负责对相关参数的采集与计算，并通过输出信号控制电加热炉内加热、冷却和温度调节。

具体实现步骤如下：1.系统启动后，PLC获取温度传感器采集到的温度值，并将该值与预定温度进行比较，如果温度低于预定温度，PLC将对电源输出信号，让电加热炉进行加热；否则，PLC关闭电加热炉，让炉内温度保持稳定。

2.为了防止温度超过预定值，PLC同时监控温度，当温度高于预定值时，PLC会输出信号关闭电加热炉并打开冷却阀，降低炉内温度。

3.PLC采用PID算法计算比例、积分、微分三个参数，通过对这三个参数的调节，控制电加热炉的加热和冷却过程。

当温度波动较大时，PID控制器会对加热、冷却速度进行调整，使系统实现温度稳定控制。

三、实验结果在实验中，我们将预定温度设置为400℃，测试结果表明：通过使用本文设计的基于PLC的电加热炉温度控制系统，可以让电加热炉的温度控制在预定温度范围内，而且精度高、控制稳定且效率高。

整个系统具有操作简单，实现成本低等优点，可以满足很多工业生产过程中对温度精确控制的需求。

结论本文通过对基于PLC的电加热炉温度控制系统的设计、实现、测试与分析，证明了该系统具有高效、精度高、稳定性强等多方面的优点。

基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计加热炉温度控制系统设计的主要目的是确保加热炉内的温度能够稳定地控制在设定温度范围内，以满足生产工艺的要求。

在该系统中，采用了PLC控制器作为主要控制设备，通过控制加热元件的加热功率，实现温度的控制和稳定。

系统硬件设计部分：1.传感器选择：温度传感器是系统中最重要的硬件部分之一、根据实际需求，可选择热电偶、热敏电阻或红外线无接触温度传感器等。

同时，加热炉的材质和工作温度范围也需要考虑在内，以保证传感器的稳定性和耐高温性能。

2.控制器选择：采用PLC控制器作为主要控制设备，有较好的可编程性和灵活性，可根据实际需求进行编程，实现各种温度控制算法。

此外，PLC还可以通过其输入输出接口与其他设备进行通信，实现数据交换和协同控制。

3.加热元件选择：加热炉中常用的加热元件有电热器和电阻丝。

选择合适的加热元件需要考虑炉内的加热效果、功率调节范围、炉内均匀性等因素，以确保能够满足工艺要求。

系统软件设计部分：1.温度控制算法：根据实际需求，可以选择PID控制算法或者模糊控制算法等。

PID控制算法通过对比实际温度值和设定温度值，计算控制器输出，并通过加热元件的控制来调节温度。

模糊控制算法则根据温度误差和误差变化率的模糊逻辑关系，计算控制器输出。

2.界面设计：PLC控制器通常配备了显示屏或者触摸屏界面，可通过界面对系统进行监控和操作。

界面设计需要直观、简明，并能够实时显示和记录温度的变化情况，以便运维人员进行监测和调整。

3.安全保护功能：在系统设计中应考虑温度过高或过低的情况，设置相应的安全保护功能。

例如，当温度超出设定范围时，系统应自动停止加热元件的供电，并产生警告信号，以避免发生安全事故。

总结：基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计需要综合考虑硬件和软件两方面因素。

通过合理选择传感器、控制器和加热元件，并设计合适的温度控制算法和安全保护功能，可以实现对加热炉温度的准确控制和稳定性，提高生产工艺的效率和品质。

PLC课程设计设计题目：炉窑温度控制系统设计学院：职业技术学院专业：自动化班级： 081班学号： ************学生姓名：***指导教师：***2011年6月 15日前言可编程控制器是60年代末在美国首先出现的，当时叫可编程逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController），目的是用来取代继电器。

以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。

提出PLC概念的是美国通用汽车公司。

PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，控制器的硬件是标准的、通用的。

根据实际应用对象，将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内,使控制器和被控对象连接方便。

70年代中期以后，PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器，输入输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的PLC 已不再是仅有逻辑(Logic)判断功能，还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。

国际电工委员会(IEC)颁布的可编程控制器标准草案中对可编程控制器作了如下的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。

可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。

目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。

可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。

①可靠性高，抗干扰能力强；②编程直观、简单；③适应性好；④功能完善，接口功能强。

从20世纪20年代起，人们把各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家熟悉的传统控制系统。

毕业设计题目：基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计学院：机械与电气工程学院专业：电气工程及其自动化年级：姓名：指导教师：完成时间：基于PLC控制的加热炉温度控制系统设计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, 然而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The application of Siemens S7-300 in temperature controlAbstractTemperature control system has been widely used in the industry controlled field，as the temperature control system of boilers and welding machines in steel works、chemical plant、heat-engine plant etc. Heating-stove temperature control has also been applied widely in all kinds of fields .The application of this aspect is based on SCM which is making the PID control, yet the hardware and software design of DDC system controlled by SCM is somewhat complicated , it’s not an advantage especially related to logic control, however it is accepted as the best choice when mentioned to PLC.The furnace temperature of heating-stove is a large inertia system，so generally using PID adjusting to control. With the expanding of PLC function, the control function in many PLC controllers has been expanded. Therefore it is more reasonable to apply PLC controlling in the applicable fields where logical control and PID control blend together. The design has utilized the control system with which Siemens S7-300 PLC control the temperature heating-stove. In the first place this paper presents the working principles of the temperature control system and the elements of this system. Then it introduces Siemens S7-300 PLC and the specific design procedures of the hardware and the software.Key words：Siemens S7-300 PLC，PID，temperature pickup, solid state relay目录摘要 (I)Abstract .......................................................... I I 第一章引言 . (1)1.1系统设计背景 (1)1.2系统工作原理 (1)1.3系统设计目标及技术要求 (2)1.4技术综述 (2)第二章系统设计 (4)2.1控制原理与数学模型 (4)2.1.1PID控制原理 (4)2.1.2掌握S7-300PLC的PID指令及应用方法........ 错误！未定义书签。

基于PLC电热炉温度控制系统设计摘要：本文采用PLC控制系统对电热炉温度进行自动控制，实现了对炉内温度的精准控制。

通过对温度传感器、控制器及执行机构的设计与配置，确保了系统的稳定性和可靠性。

实验结果表明，该控制系统精度高、可靠性好，可以满足实际生产中的需求。

关键词：PLC控制系统，电热炉，温度控制，自动化，稳定性Abstract:This paper uses PLC control system to automatically controlthe temperature of electric furnace, realizing precisecontrol of temperature in the furnace. By designing and configuring temperature sensors, controllers and actuators,the stability and reliability of the system are ensured. Experimental results show that the control system has high precision and reliability, and can meet the requirements of actual production.Keywords: PLC control system, electric furnace, temperature control, automation, stability1.绪论电热炉是一种重要的热处理设备，其主要应用于金属材料的加热、熔炼及热处理等领域。

在生产实践中，电热炉的温度控制是保证热处理质量的关键。

传统的电热炉温度控制方法存在精度低、易受环境干扰等缺点，严重影响了工艺效率和生产质量。

因此，采用现代化智能化的控制方法对电热炉进行控制，成为了当前一个十分热门的研究方向。

基于PLC的加热炉炉温控制系统设计摘要：现代工业生产过程中，用于热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶大惯性环节。

现有企业多采用常规仪表加接触器的断续控制，随着科技进步和生产的发展，这类设备对温度的控制要求越来越高，除控温精度外，对温度上升速度及下降速度也提出了可控要求，显而易见常规控制难于满足这些工艺要求。

随着微电子技术及电力电子技术的发展，采用功能强、体积小、价格低的智能化温度控制装置控制加热炉已成为现实。

关键词：PLC；加热炉；温度控制系统温度的控制对于工业的发展和生产十分重要，冶金制造、机械加工、食品烹饪以及化工反应中的运用尤其多。

有些工业的制造需要对温度实现精准的调控，这就需要加热炉的温度控制系统的功能达到工业生产运行的标准。

传统的加热炉的温度控制一般是靠继电器加热来实现的，但是在加热过程中必须要满足固定接线，这样对于加热的条件有一定的限制性，而且调控系统的耗能比较多，占用的体积比较大，而且工作的效率也不能满足工业生产的需要，所以传统的加热炉温度控制系统会逐渐被计算机技术所衍生出来的PLC技术所取代，现阶段工业上运用的比较多的就有施耐德PLC、美国AB的PLC以及西门子的PLC。

这里将以西门子公司的S7-300系列PLC为典型的例子对PLC的概念、操作流程、工作原理、系统和配件的调控进行相应的介绍和分析。

1加热炉温度控制系统及其相关理论1.1加热炉温度控制系统就当前我国加热炉应用现状来看，热媒加热炉是最为常见的一种形式，对于热媒加热炉应用来看，其主要包括热媒-原油换热系统、压缩空气供给系统、热媒稳定供给系统以及热媒加热炉系统等四个组成部分，此外，相应的控制系统也是加热炉必不可少的一个关键系统所在，在控制系统中，温度控制系统又是重中之重，温度控制系统的合理使用确实能够有效的提升加热炉应用的效率和价值，必须引起高度的重视。

就加热炉温度控制系统自身来说，当前的应用中主要包括数据通信模块、控制逻辑模块以及人机界面等三个关键部分，其中数据通信模块也是就是我们常说的OPC通信协议，对于这三个关键环节的控制和设计也是加热炉温度控制系统发挥应有作用的关键点所在。

基于回转窑的PLC控制系统设计回转窑是现代水泥生产过程中经常使用的设备，其工作原理是将原材料在高温条件下烧成水泥熟料。

随着科技的进步和自动化程度的提高，传统的人工操作已经无法满足生产需求。

因此，PLC控制系统在回转窑生产中得到广泛应用。

本文基于回转窑的PLC控制系统设计，旨在提高生产效率和自动化程度，减少人工操作，提高生产质量。

1.需求分析针对回转窑的生产过程，我们需要实现以下功能：1) 温度控制：回转窑需要在高温（1300-1500℃）条件下才能烧成水泥熟料。

需要设定炉内温度，并实时监测温度变化。

一旦温度异常，及时进行调整，确保生产质量。

2) 进料量控制：回转窑需要加入正确比例的原材料，才能得到高品质的水泥熟料。

因此，需要实现对进料量的自动控制，确保加入正确的原材料比例。

3) 窑速控制：回转窑的转速影响了生产效率和烧成质量。

需要实现对回转窑的自动控制，确保合理的窑速。

4) 窑内氧气含量控制：窑内过高的氧气含量会导致燃烧不完全，影响烧成质量。

因此，需要实时监测窑内氧气含量，并进行调整，保证烧成质量。

2.系统设计PLC控制系统是回转窑自动化生产的核心。

我们选择西门子公司的S7-300系列PLC，作为该系统的核心控制器。

该PLC具有高可靠性、稳定性和强大的数据处理能力，是工业自动化控制中广泛应用的PLC控制器之一。

本系统包括以下设备和部件：1) 温度传感器：使用热电偶或红外线传感器，实时监测回转窑内部和外部的温度变化。

2) 料位传感器：通过料位传感器实时监测原材料的进料量和高度。

3) 氧气传感器：通过氧气传感器实时监测回转窑内部氧气含量。

4) 电机控制器：用于控制回转窑的转速和运行方向。

5) 显示屏：用于显示生产过程中的各种参数，包括温度、窑速、氧气含量等。

6) PLC控制器：作为系统的核心控制器，接收各种传感器数据，通过程序控制回转窑的运行。

系统结构示意图如下所示：3.系统实现系统主要由以下模块构成：1) 数据采集模块：负责采集回转窑运行过程中的数据，包括温度、窑速、氧气含量和进料量等。

第一章绪论1.1选题背景及意义加热炉是利用电能来产生蒸汽或热水的装置。

因为其效率高、无污染、自动化程度高，稳定性好的优点，冶金、机械、化工等各类工业生产过程中广泛使用电加热炉对温度进行控制。

而传统的加热炉普遍采用继电器控制。

由于继电器控制系统中，线路庞杂，故障查找和排除都相对困难，而且花费大量时间，影响工业生产。

随着计算机技术的发展，传统继电器控制系统势必被PLC所取代。

二十世纪七十年代后期，伴随着微电子技术和计算机技术的快速发展，也使得PLC 具有了计算机的功能，成为了一种以电子计算机为核心的工业控制装置，在温度控制领域可以让控制系统变得更高效，稳定且维护方便。

在过去的几十年里至今，PID控制已在工业控制中得到了广泛的应用。

在工业自动化的三大支柱（PLC、工业机器人、CAD/CAM）中位居第一。

由于其原理简单、使用方便、适应能力强，在工业过程控制中95%甚至以上的控制回路都采用了PID结构。

虽然后来也出现了很多不同新的算法，但PID仍旧是最普遍的规律。

1.2国内外研究现状及发展趋势一些先进国家在二十世纪七十年代后期到八十年代初期就开始研发电热锅炉，中国到八十年代中期才开始起步，对电加热炉的生产过程进行计算机控制的研究。

直到九十年代中期，不少企业才开始应用计算机控制的连续加热炉，可以说发展缓慢，而且对于国内的温度控制器，总体发展水平仍不高，不少企业还相当落后。

与欧美、日本，德国等先进国家相比，其差距较大。

目前我国的产品主要以“点位”控制和常规PID为主，只能处理一些简单的温度控制。

对于一些过程复杂的，时变温度系统的场合往往束手无策。

而相对于一些技术领先的国家，他们生产出了一批能够适应于大惯性、大滞后、过程复杂，参数时变的温度控制系统。

并且普遍采用自适应控制、模糊控制及计算机技术。

近年来，伴随着科学技术的不断快速发展，计算机技术的进步和检测设备及性能的不断提升，人工智能理论的实用化。

因此，高精度、智能化、人性化必然是国内外必然的发展趋势。