基于PLC的加热炉炉温控制系统设计与应用.doc

硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目基于PLC的加热炉炉温控制系统设计与应用作者姓名学科专业指导教师2015年3月中图分类号：TP273：TG155.1学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工程硕士学位论文（工程设计型）基于PLC的加热炉炉温控制系统设计与应用硕士研究生：导师：副导师申请学位：工程领域：所在单位：答辩日期：授予学位单位：燕山大学YanshanUniversity2015.03燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于PLC的步进式钢管淬火炉控制系统的研究与设计》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《基于PLC的步进式钢管淬火炉控制系统的研究与设计》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要PAGEI摘要在钢铁工业生产过程控制中，通常会遇到的是加热炉炉温动态特性控制，它具有如下特征：（1）炉温上升和下降往往具有严重的不对称性，包括增益和滞后时间的不对称性。（2）容积滞后。对于一般工业加热炉炉温控制特性具有较大的容积滞后，而且属于纯滞后特征。（3）在加热炉的整个温度调节范围内，对象的增益、容积滞后时间通常是与工作温度与负载变化有关的变参数。对于加热炉这类工业对象，采用常规的PID控制器，在工作点附近的小范围内，由于其动特性近似于线性，有可能控制得较好；但当大范围改变给定值或受外界环境（包括工况）太大扰动时，就需要及时修正PID参数，否则将使温升动特性变差。随着现代工业技术的发展，对工业炉温控制性能要求也必然越来越商，要求有更先进的控制策略来满足这些要求。由于温度控制在加热炉设备自动化控制中是一个非常重要的方面，但加热炉是一个非线性的、时变的、分布参数多的复杂被控对象，具有滞后的特性，因而加热炉的炉温是一个较难控制的参数。基于此，本研究将利用西门子S7-300PLC控制加热炉温度控制系统。本文介绍了步进式加热炉的结构、工艺和控制要求，归纳了步进式炉的控制现状，分析了步进式加热炉炉温控制系统，并针对存在的问题进行以下几个方面的研究：第一，针对步进式加热炉炉温控制过程中存在的滞后的特点，提出PLC过程控制的相关理论。第二，通过对加热炉的温度控制进行传统PID过程控制进行仿真比较，提出加热炉炉温控制系统的方案设计。第三，系统的学习了SIMATICS7-300PLC控制系统，学习PLC中先进过程控制库中的功能模块和使用方法，有了深层次的消化吸收，并学习了在PLC系统中如何创建工程项目的方法步骤，在对PLC系统下加热炉炉温控制的硬件和软件进行设计与研究。结果表明，对基于PLC的加热炉进行控制使炉温能够快速跟随给定并达到稳定状态，这对日后研究加热炉炉温优化工作打下了坚实的基础。通过本文的研究对加热炉炉温的智能化控制提供一定的参与借鉴。关键词：PLC；加热炉；炉温；控制ABSTRACTABSTRACTThecharacteristicsofaheatingfurnacetemperaturecontrol,ithasthefollowingcharacteristics:(1)thetemperaturerisingandfallingtendtohaveaseriousasymmetry,includingtheasymmetryofthegainandthetimelag.(2)Volumelags.Forgeneralindustrialfurnacetemperaturecontrolfeatureswithlargervolume,andbelongstopurehystereticcharacteristics.(3)inthewholeheatingfurnacetemperaturecontrolrange,theobject'sgain,volumelagtimeisusuallyvariableparametersassociatedwiththeworking