PLC在热处理电阻炉温度控制新版专业系统设计中的应用.doc

新疆工业高等专科职业技术学院毕业设计（论文）级机电一体化专业题目：ＰＬＣ在热处理电阻炉温度控制系统中应用毕业时间：二〇一四年六月学生姓名：李婕指导老师：何涛班级：12机电一体化12月20日PLC在热处理电阻炉温度控制系统设计中应用摘要:热处理电阻炉温度控制系统对零件热处理质量有着关键影响。本文关键讨论了以可编程控制器(PLC)为关键箱式热处理炉温度控制系统设计。在提出炉温控制方案基础上,对炉温控制系统进行了硬件设计和温度控制程序设计。本文以45钢零件进行等温球化退火热处理工艺为例,介绍炉温控制系统具体应用。关键词:热处理;电阻炉;温度控制;可编程控制器(PLC).一、关键技术和处理方案箱式热处理电阻炉是金属热处理中应用最为广泛一个周期式作业炉,其测温控温系统对于确保工件热处理质量含相关键作用。传统箱式热处理电炉存在关键问题之一是炉温均匀度差,控温精度低,从而造成产品质量问题。控温方法采取位式调整箱式热处理炉,在教学试验、科学研究和零件热处理中有着广泛应用,但因为其控温系统相对落后,常常造成温度控制不正确而造成试验数据不正确或产品缺点。所以,针对位式调整箱式热处理炉温度控制系统进行改造设计,对于提升温控精度、确保产品质量含有十分关键意义。（一）、温度传感器选择现在市场上温度传感器较多，关键有以下多个方案：方案一：选择铂电阻温度传感器。这类温度传感器线性度、稳定性等方面性能全部很好,但其成本较高。方案二：采取热敏电阻。选择这类元器件有价格廉价优点，但因为热敏电阻非线性特征会影响系统精度。方案三：采取K型（镍铬－镍硅）热电偶。其可测量1312℃以内温度，其线性度很好，而且价格廉价。图1温度检测电路比较以上三种方案，方案三含有显著优点，所以选择方案三。（二）、控制电路部分图3炉温控制系统工作步骤1.选择K型热电偶,其测量温度范围为-200~+1200℃,在工业上应用最多,适应氧化性气氛,线性度好,能够充足确保测量精度。2.为了确保测量结果能充足反应炉内实际情况,采取合适测量点数量和位置。3.为了节省昂贵热电极金属和避免热电偶冷端受炉体热辐射等影响,在热电偶和测温仪表之间用赔偿导线连接。（三）炉温调整方法温度自动控制方法有位式调整、准连续式调整和连续式调整三种,其中连续调整方法技术最优异。为了取得正确炉温调整质量,采取以百分比积分微分调整器(简称PID调整器)组成PID自动控制系统。在热处理中使用带PID调整器温度指示统计调整仪和和之配套实施器,能够达成连续调整炉温目标。这种广泛应用连续式调整器是含有百分比、积分、微分调整规律PID调整器,其输出信号是按和输入信号成百分比(P)、积分(I)、微分(D)运算规律而动作,这三种调整规律作用是:百分比调整可产生强大稳定作用;积分调整可消除静差;微分调整可加速过滤过程,克服因积分作用而引发滞后,减小超调。只要将这三种规律调整合适,就能取得动作快而又稳定调整过程,并能保持较高炉温调整精度。二、热处理炉温度控制系统硬件设计（一）、炉温控制系统关键硬件热电偶炉温控制系统关键硬件采取可编程控制器(PLC)。PLC含有功效强、使用方便、可靠性高等优点,在优异工业国家中PLC已成为工业控制标准设备。PLC关键由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成,PLC特殊功效模块用来完成一些特殊任务。在整个炉温控制过程中,由热电偶采集炉温,其输出形式是模拟量,而PLC处理是数字量,所以需要一个特殊功效模块实现将采集到模拟信号转换成和温度成百分比数字量。当PLC进行PID控制时向实施器输出运算结果,也就是控制量,而这个控制量是数字量,实施器所要求信号是模拟量,所以还需要一个特殊功效模块将PLC输出数字量转换为模拟量输入到实施器,进而对炉温进行控制。所以,箱式热处理炉温度控制方案为:利用热电偶检测炉温;PLC特殊功效模块1将热电偶采集到温度模拟量转化为数字量送PLCCPU和设定值对比;PLC进行PID运算得出控制量;PLC特殊功效模块2将控制量由数字量转化为模拟量送加热器,从而实现对炉温控制。（二）、确定控制系统输入输出(I/O)信号点数1.输入信号点数炉温控制系统开启、风扇手动开启和关闭、急停开关,各需点动按钮一个。所以,共需开关量输入4点。2.输出信号点数控制风扇电机运转交流接触器1个,指示加热、降温、保温和报警指示灯各1个。所以,共需开关量输出5点。（三）模拟量输入、输出特殊功效模块1.模拟量输入模块选择和连接本系统使用热电偶来测量炉温,为降低硬件设备数量并简化硬件接线,选择能够和热电偶直接相连而不需要温度变送器模拟量输入特殊功效模块。在三菱FX2N系列PLC特殊功效模块中,FX2N-4AD-TC为12位4通道模块,它能够直接和热电偶相连,其综合精度为0.5%,转换速度为240ms/通道选择此特殊功效模块作为模拟