基于PLC与DCS的步进式加热炉控制系统设计

毕业设计（论文）题目：基于PLC的加热炉温控制系统设计学院：电子信息学院专业班级：06自动化（2）指导教师：康涛职称：讲师学生姓名：雷颖倩学号：40604010225摘要在现代工业生产过程中，一些温度等作为被控参数的过程，往往其容量滞后较大，控制要求又较高，若采用单回路控制系统，其控制质量无法满足生产要求。

本文针对锅炉的结构特点以及船机控制能够有效的改善过程的动态特性、提高工作频率、减小等效过程时间常数和加快响应速度等，提出了锅炉温度串级控制的解决方案。

本系统以电加热锅炉为被控对象，以锅炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为福被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度控制系统；完成了系统的硬件设计和PLC程序设计。

经过调试，PLC程序实现了数据采集、A/D转换、PID运算和D/A转换等，达到了设计要求。

关键词：锅炉，温度，串级控制，PLC，PIDABSTRACTIn modern industrial production,some course's capacity often lags behind relatively largely,control also expect relatively much regarding temperature,etc,if adopt the controlsystem of single circuit,its quality of control is unable to meet the production requirement.Because the bunches of control can improve the dynamic characteristic of the course effectively,improve operating frequency,reducing the time constant of the equivalent course and accelerating the response speed,etc.This text have proposed one bunch of solutions of control of boiler temperature.This system leaves target of accusing of on boiler with electricity,export water temperature.With boiler for accuse of parameter mainly,regard the burner hearth water temperature as one pair of parameters of accusing of,regard voltage of resistance wire of the heating furnace as the control parameter,regard PLC as the controller, form one bunch of control systems of boiler temperature;Finish the designing of systematic hardware and the program with PLC.Through debugging,PLC procedure has realized the data gathering,A/D changing,PID operation and D/A changing,etc,has reached the designing requirement.KEYWORDS：boiler，temperature，bunches of control,plc,pid前言随着我国国民经济的快速发展，锅炉的使用范围越来越广泛。

基于PLC的加热反应炉电气控制系统的设计摘要：加热反应炉是工业生产中的重要设备，为了安全生产避免事故的发生，应用PLC 对它进行实时监控是非常必要的。

本设计实现PLC对加热反应炉的可视化控制，该控制技术可以对真空炉的温度、真空度和水开关状态等参数进行检测，并根据操作前的设定值，进行升温和保温控制，实现加热反应炉内水位变化实时曲线和历史曲线的显示输出，当设备状态异常或各参数越限时立即报警。

这不仅能进行安全生产，还可以提高经济效益减少不必要的人力物力的投入。

该控制系统以可编程控制器为核心，通过专用数据线和上位机通信，利用组态软件对整个系统进行实时监控，模拟实验调试结果表明，PLC和MCGS的结合有利于PLC 控制系统的设计、检测，具有良好的应用价值。

关键词：加热反应炉;PLC;MCGS;监控Design of Heating Reactor Electrical Control System Based on PLCAbstract：Heating reactor furnaces are important equipment in factory. In order to avoid the happening of the production safety accidents, the application of the real-time monitoring PLC is very necessary . The visual control of heating reactor is realized in this paper by using common configuration software programmable logic controller. The furnace control technology for temperature, vacuum, water switch status testing. And according to the settings before the operation, to control the heating and insulation. The heating the reactor to achieve real-time water level changes within the historical curve and the curve shows the output. It can also alarm with equipment state abnormal or various parameters on the limit. This not only for safety, but also increase economic efficiency to reduce unnecessary investment in human and material resources. The control system uses programmable logic controller as the core. Programmable logic controller through the dedicated data lines and the host computer communication. Using the configuration software for real-time monitoring of the entire system.The simulation experiment debugging results show that, the combination of PLC and MCGS is conducive to the PLC design, testing, and has a good value.Key words: Heating reactor; PLC; MCGS; technology monitor目录摘要 (1)关键词 (1)1前言 (2)1.1研究加热反应炉的目的和意义 (2)1.2加热反应炉国内外研究现状 (2)1.3加热反应炉研究的内容 (2)2 PLC与MCGS组态软件简介 (3)2.1P LC的定义 (3)2.2P LC的特点 (3)2.3P LC的通信联网 (3)2.4 P LC的应用领域 (5)2.5 MCGS组态软件简介 (6)2.5.1 MCGS组态软件新增特性 (6)2.5.2组态软件特点 (7)3加热反应炉简介 (8)3.1加热反应炉的输入输出设备表 (9)3.2加热反应炉原理图 (9)4控制系统的设计 (10)4.1加热反应炉对电气控制系统的要求 (10)4.1.1进料控制 (10)4.1.2加热反应控制 (10)4.1.3泄放控制 (10)4.2系统设计方案 (10)4.2.1根据系统对象选型 (10)4.2.2根据控制对象选型 (11)4.3对象和范围的确定 (12)4.3.1 PLC容量的选择与确定 (13)4.3.2 PLC外设的选择与确定 (13)4.3.3 PLC的生产厂家的确定 (13)4.4系统硬件图设计 (13)4.5控制系统的软件设计 (17)4.6温度的PID控制 (20)5控制画面的创建 (22)5.1工程的建立 (22)5.2变量的定义 (23)5.3控制画面的设计与制作 (22)5.4动画连接 (24)5.5控制程序的编写 (25)5.6数据显示画面的设计与制作 (28)6系统抗干扰措施 (29)6.1电磁干扰的类型及其影响 (29)6.2电磁干扰主要来源 (30)6.2.1来自空间的辐射干扰 (30)6.2.2 来自系统外引线的干扰 (30)6.2.3 来自PLC系统内部的干扰 (30)6.3加热反应炉控制系统的抗干扰措施 (30)7结论 (32)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)1 前言1.1 研究加热反应炉的目的和意义加热反应炉是工业生产中常用的重要设备，过去仅依靠人工经验进行操作，往往存在送料、温度、压力等条件变化时不能实施有效控制的问题，产品质量不稳定甚至出现次品，造成原料浪费，给企业带来经济损失。

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 . (1)1.1 系统设计背景 (IV)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。

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。

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的锅炉供热控制系统的设计一、本文概述随着科技的不断发展，可编程逻辑控制器（PLC）在工业自动化领域的应用日益广泛。

作为一种高效、可靠的工业控制设备，PLC以其强大的编程能力和灵活的扩展性，成为现代工业控制系统的重要组成部分。

本文旨在探讨基于PLC的锅炉供热控制系统的设计，通过对锅炉供热系统的分析，结合PLC控制技术，实现对供热系统的智能化、自动化控制，提高供热效率，降低能耗，为工业生产和居民生活提供稳定、可靠的热源。

文章首先介绍了锅炉供热系统的基本构成和工作原理，分析了传统供热系统存在的问题和不足。

然后，详细阐述了PLC控制系统的基本原理和核心功能，包括输入/输出模块、中央处理单元、编程软件等。

在此基础上，文章提出了基于PLC的锅炉供热控制系统的总体设计方案，包括系统硬件选型、软件编程、系统调试等方面。

通过本文的研究，期望能够实现对锅炉供热控制系统的优化设计，提高供热系统的控制精度和稳定性，降低运行成本，促进节能减排，为工业生产和居民生活提供更加安全、高效的供热服务。

也为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考和借鉴。

二、锅炉供热系统基础知识锅炉供热系统是一种广泛应用的热能供应系统，其主要任务是将水或其他介质加热到一定的温度，然后通过管道系统输送到各个用户端，满足各种热需求，如工业生产、居民供暖等。

该系统主要由锅炉本体、燃烧器、热交换器、控制系统和辅助设备等几部分构成。

锅炉本体是供热系统的核心设备，负责将水或其他介质加热到预定温度。

其根据燃料类型可分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉等。

锅炉的性能参数主要包括蒸发量、蒸汽压力、蒸汽温度等。

燃烧器是锅炉的重要组成部分，负责燃料的燃烧过程。

燃烧器的性能直接影响到锅炉的热效率和污染物排放。

燃烧器需要稳定、高效、低污染，同时要适应不同的燃料类型和负荷变化。

热交换器是锅炉供热系统中的关键设备，负责将锅炉产生的热能传递给水或其他介质。

热交换器的设计应保证高效、稳定、安全，同时要考虑到热能的充分利用和防止结垢、腐蚀等问题。

步进式加热炉控制系统设计一、步进式加热炉工艺流程⒈步进式加热炉简介⑴步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。

炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。

前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。

轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。

步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。

（2）步进式炉的几种类型步进式炉从炉子构造上分目前有：单面供热步进式炉、两面供热步进式炉、钢料可以翻转的步进式炉、交替步进式炉、炉底分段的步进式炉等等。

单面供热步进式炉也称步进底式炉，钢料放置在耐火材料炉底或铺设在炉底上的钢枕上。

钢坯吸热主要来自上部炉膛，由于一面受热，这种炉子的炉底强度较低。

它适用于加热薄板坯、小断面方坯或有特殊要求的场合。

两面供热步进式炉也称步进梁式炉，活动梁和固定梁上都安设有能将钢坏架空的炉底水管。

在钢坯的上部炉膛和下部炉膛都设置烧嘴，因此炉底强度较高，适用于产量很高的板坯或带钢轧前加热。

钢坯可以翻转的步进式炉是每走一步炉内钢料可以翻转某一角度，步进梁和固定梁都带有锯齿形耐热钢钢枕，这是加热钢管的步进式炉，每走一步钢管可以在锯齿形钢枕上滚动一小段距离，使受热条件较差的底面逐步翻转到上面，以求加热均匀。

交替步进式炉则有两套步进机构交替动作。

运送过程中，钢坯不必上升和下降，振动较小，底面不会被划伤，表面质量较好。

炉底分段的步进式炉的加热段和预热段可以分开动作。

例如预热段每走一步，加热段可以走两步或两步以上。

这种构造是专门为易脱碳钢的加热而设计的。

钢坯在预热段放置较密，可以得到正常的预热作用，在加热段钢坯前进较快，达到快速加热，以减少脱碳。

（3）步进式炉的优缺点步进式炉是借机械将炉内钢坯托着一步一步前进，因此钢坯与钢坯还不必紧挨着，其间距可根据需要加以改变。

原始的步进式炉只用于加热推钢机无法推进的落板坯或异形坯，随着轧机的大型化和连续化，推钢式炉已不能满足轧机产量和质量的要求。

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 temperature controlbased 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。