加热炉控制

加热炉出口温度控制方框图的描述流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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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。

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。

加热炉操作规程有哪些（30篇）（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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PID电加热炉温度控制系统工业炉是指在工业生产中，利用燃料燃烧产生的热量或者将电能转化成热量对工件或者物料进行加热的设备。

按供热方式工业炉分为两大类：一是火焰炉，或称燃料炉，是用各种燃料的燃烧热量在炉内对工件或者物料进行加热；二是电炉，是在炉内将电能转化为热能对工件或物料进行加热。

本文选用电炉作为控制模型。

无论是火焰炉还是电炉，温度控制都是其性能好坏的一个重要指标，是产品质量及安全生产的重要保证。

电炉作为一种加热系统，有着大滞后性、非线性、时变性等特点。

在工业运作过程中有一种最为常见的控制器就是PID控制器，由于其具有操作简单、算法通俗、效果良好等优势，因而在工业领域应用广泛，比如化工行业、轻热工行业、治金机械行业等。

那么何谓PID 控制？简而言之，就是对比例积分及微分控制的合称。

但同时，因PID 控制超调量大，对加热系统这样大滞后、非线性、时变的系统，参数整定值只是具有一定的局域性的优化，不能达到很好的全局控制效果。

因此实际使用中在PID控制器中加入模糊控制，使系统能达到较好的控制效果。

1 系统结构如图1所示，将炉体划分为8个温控区。

图1 炉体温控区划分该热处理工业炉为长8m、宽2m的单炉膛炉加热炉，因为长度较大，所以在控制上将其分为8个温度控制区。

每一个温度控制区设一个加热控制器、两个热电偶传感器、一组电阻丝加热管。

2 系统组成系统由温度传感器、计算机、西门子PLC、电加热器、电热控制器和无纸记录仪等组成。

温度传感器：温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。

西门子PLC：从温度传感器采集到的信号连接到PLC中，通过PLC中的温度控制程序计算输出4～20mA信号控制电加热控制器输出功率。

电加热器：系统加热部件。

电热控制器：通过输入的4～20mA信号，改变输出电加热器功率，从而达到控制温度变化的效果。

系统按炉体结构，划分为8个温度控制区，每一个温度控制区设两组电加热器、两组温度传感器。

步进式加热炉控制系统设计班级：测控技术与仪器083班姓名：高翔学号：089064081设计日期:2011年12月22至2012年1月2号设计地点：安徽工业大学东校区小组成员：安健高翔吴正伟张长帅严言目录第一部分：步进式加热炉1. 步进式加热炉简介 (3)2. 步进式加热炉结构 (4)3. 步进式加热炉工艺流程 (5)第二部分：DCS系统的选型⒈DCS选型注意事项 (7)⒉本设计DCS选型 (7)⒊DCS系统硬件选型 (8)⒋组态设计 (8)⒌设备安装 (9)⒍调试 (9)第三部分：步进式加热炉控制系统设计方案⒈步进式加热炉的主要性能参数 (9)⒉步进式加热炉具体控制方案设计 (9)第四部分：DCS组态图⒈JX-300组态 (13)⒉加热炉控制系统演示工程 (14)⒊温度报警显示 (15)⒋温度和炉膛压力监控 (16)第五部分：心得体会第六部分：参考资料一、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。

⑵步进式加热炉特点和推送式连续加热炉相比，步进式加热炉具有以下优点：1.可以加热各种形状相比的料坯，特别适合推送式炉不便加热的大板坯和异型坯。

2.生产能力大，炉底强度可以达到800-100kg/m2 h,与推送式炉相比，加热等量的料坯，炉子长度可以缩短10%-15%。

3.炉子长度不受推送比的限制，不会产生拱料、粘连现象。

4.炉子的灵活性大，在炉长不变的情况下，通过改变料坯之间的距离，就可以改变炉内料块的数目，适应产量变化的需要。

而且步进周期也是可调的，如果加大每一周期前进的步距，就意味着料坯在炉内的时间缩短，从而可以适应不同金属加热要求。

加热炉烟气一氧化碳排放高的主要原因及控制措施目前步进炉已经将各煤气、煤烟阀板全部更换，密封效果有比较明显的改善，反吹系统投入过程中，如控制合理烟气中一氧化碳含量大多数时间段能控制在500ppm~1000ppm左右，个别高点在3000~4000ppm左右。

当一氧化碳排放异常超高是注意排查以下几方面原因并采取相应措施：一、反吹系统投入情况。

1、如反吹过程中由于触发连锁保护条件，可能造成反吹系统自动停止时，使烟气中一氧化碳排放超标。

2、是否有烧嘴切换成手动模式，如烧嘴在手动模式下不换向时，此段反吹自动停止。

检查：查看反吹系统是否全部投入、烧嘴有无在手动模式下。

措施：查明原因，确认报警，重新投入反吹功能，如加热炉烧嘴有打成手动模式情况，及时取消。

二、反吹阀门故障。

如反吹阀门故障无法打开时，则造成此侧反吹无效，致使烟气中一氧化碳排放招标。

检查：查看反吹系统画面，观察各个阀门状态看有无红色报警，当发现阀门出现红色报警时，现场查看此阀门是否有无法动作等情况，措施：及时处理异常反吹阀门，加强阀门日常检查维护，定期对阀杆等位置添加润滑油。

三、加热炉燃烧空煤气配比情况煤气燃烧的三个条件，即煤气、空气和燃烧温度，当喷入炉内的煤气没有足够空气使其充分燃烧时，则没有燃烧的煤气就会被对侧正在排烟的烧嘴直接排出，造成烟气中一氧化碳含量超标。

造成炉内空燃比异常的主要原因如下：1.煤气压力波动频繁且幅度较大。

由于煤气系统没有煤气柜，煤气压力波动较大，造成很难维持良好的空燃比，当煤气压力突然增高时，在煤气阀位保持不变的情况下，煤气流量会大幅增加，造成多余煤气喷入炉内不能完全燃烧，由对侧排烟排走造成排放超标。

2.空气、空烟阀板密封较差。

此次大修对所有煤气、煤烟阀板进行了更换，密封效果有了明显改善，杜绝了大部分煤气三通阀处短路煤气直接拍走的情况，在流量数值显示相同的情况下，喷入炉内的煤气量较之前是增加的，但是空气及空烟阀板仍为老的阀板密封形式，空气在流经流量计后，在空气三通阀处空气、空烟短路情况仍然比较严重，致使流量检测数值无异常，但喷入炉内的实际空气量相对较少，在煤气、煤烟阀板更换前，煤气、空气都存在短路情况，此问题不明显，而现在煤气短路情况已经改善，但空气仍存在短路情况，因此目前在空燃比控制上，应适当增加空燃比数值，增加进入炉内的空气量。

一、摘要温度是工业对象中主要的被控参数之一。

特别是在冶金、化工、机械各类工业中，广泛使用各种加热炉、热处理炉、反应炉等。

由于炉子的种类不同，所采用的加热方法及燃料也不相同，如煤气、天然气等。

但就控制系统本身的动态特性而言，均属于一阶纯滞后环节，在控制算法上基本相同，可采用PID控制或其他纯滞后补偿算法。

为了保证生产过程正常安全地进行，提高产品的质量和数量，以及减轻工人的劳动强度，节约能源，对加热用的各种电炉要求在一定条件下保持恒温，不能随电源电压波动或炉内物体而变化，或者有的电炉的炉温根据工艺要求按照某个指定的升温或保温规律而变化，等等。

因此，在工农业生产或科学实验中常常对温度不仅要不断地测量，而且要进行控制。

二、总体方案设计设计任务用一台计算机及相应的部件组成电阻炉炉温的自动控制系统，并使系统达到工艺要求的性能指标。

1、设计内容及要求电阻加热炉用于合金钢产品热力特性实验，电加热炉用电炉丝提供功率，使其在预定的时间内将炉内温度稳定到给定的温度值。

在本控制对象电阻加热炉功率为8KW，有220V 交流电源供电，采用双向可控硅进行控制。

系统模型：2、工艺要求按照规定的曲线进行升温和降温，温度控制范围为50—350℃，升温和降温阶段的温度控制精度为+5℃，保温阶段温度控制精度为+2℃。

3、要求实现的系统基本功能微机自动调节：正常工况下，系统投入自动。

模拟手动操作：当系统发生异常，投入手动控制。

微机监控功能：显示当前被控量的设定值、实际值，控制量的输出值，参数报警时有灯光报警。

4、对象分析在本设计中，要求电阻炉炉内的温度，按照上图所示的规律变化，从室温开始到50℃为自由升温阶段，当温度一旦到达50℃，就进入系统调节，当温度到达350℃时进入保温段，要始终在系统控制下，一保证所需的炉内温度的精度。

加工结束，要进行降温控制。

保温段的时间为600—1800s。

过渡过程时间：即从开始控制到进入保温阶段的时间要小于600s。

设计说明书1加热炉的简介1.1加热炉的基本构成与组成加热炉是一种直接受热加热设备主要用于加热气体或液体，所用燃料通常有燃料油和燃料气。

加热炉的传热方式以辐射传热为主。

加热炉一般由辐射室、余热回收系统、对流室、燃烧器和通风系统等五部分组成。

（1）辐射室：通过火焰或高温烟气进行辐射传热的部分。

这部分直接受火焰冲刷，温度很高（600-1600℃），是热交换的主要场所（约占热负荷的70-80%）。

（2）余热回收系统：用以回收加热炉的排烟余热。

有空气预热方式和废热锅炉方式两种方法。

（3）对流室：靠辐射室出来的烟气进行以对流传热为主的换热部分。

（4）燃烧器：是使燃料雾化并混合空气，使之燃烧的产热设备，燃烧器可分为燃料油燃烧器，燃料气燃烧器和油一气联合燃烧器。

（5）通风系统：将燃烧用空气引入燃烧器，并将烟气引出炉子，可分为自然通风方式和强制通风方式。

其结构通常包括：钢结构、炉管、炉墙（内衬）、燃烧器、孔类配件等。

1.2加热炉温度控制系统工作原理加热炉温度控制系统原理图控制原理图如上所示，加热炉的主要任务是把物料加热到一定温度，以保证下一道工序的顺利进行。

燃料油经过蒸汽雾化后在炉膛中燃烧，物料流过炉膛四周的排管中，就被加热到出口温度。

在燃料油管道上装设一个调节阀，物用它来控制燃油量以达到所需出口温度T1的目的。

1.3加热炉出口温度控制系统设计目的及意义加热炉控制的主要任务就是保证工艺介质最终温度达到并维持在工艺要求范围内，由于加热炉具有强耦合、大滞后等特性，控制起来非常复杂。

同时，近年来能源的节约、回收和合理利用日益受到关注。

加热炉是冶金、炼油等生产部门的典型热工设备，能耗很大。

因此，在设计加热炉控制系统时，在满足工艺要求的前提下，节能也是一个重要质量指标，要保证加热炉的热效率最高，经济效益最大。

另外，为了更好地保护环境，在设计加热炉控制系统时，还要保证燃料充分燃烧，使燃烧产生的有害气体最少，达到减排的目的。

1.4加热炉温度控系统工艺流程及控制要求加热炉的主要任务是把原制油或重油加热到一定温度，以保证下一道工序（分馏或裂解）的顺利进行。