基于PLC控制的加熱爐溫度控制系統(tǒng)

1、 基于控制的加熱爐溫度控制系統(tǒng)宋樂(lè)鵬，柳果（重慶科技學(xué)院，重慶）摘要：運(yùn)用技術(shù)和電力電子整流技術(shù)控制加在熱爐電阻絲上的電壓，實(shí)現(xiàn)溫度控制。控制程序采用了控制算法，使加熱爐溫度控制系統(tǒng)具有精度高，穩(wěn)定性好，可靠性高等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：；加熱爐；中文分類(lèi)號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：（）PLC Temperature Control of an Electric Heating FurnaceSONG Le-peng, LIU Guo(Chongqing university of sciencise and technology, chongqing 400050 ChinaAbstract: This

2、 paper introduces a temperature control system for an electric heating furnace based on the PLC technology and theelectronic rectifier technology. The hardware and software of the system are also outlined.Keyword: programmable logic controller; heating furnace; PID引言傳統(tǒng)的加熱爐電氣控制系統(tǒng)普遍采用繼電器控制技術(shù)，由于采用固定接線(xiàn)的

3、硬件實(shí)現(xiàn)邏輯控制，使控制系統(tǒng)的體積增大，耗電多，效率不高且易出故障，不能保證正常的工業(yè)生產(chǎn)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)必然被基于計(jì)算機(jī)技術(shù)而產(chǎn)生的控制技術(shù)所取代。而本身優(yōu)異的性能使基于控制的溫度控制系統(tǒng)變的經(jīng)濟(jì)高效穩(wěn)定且維護(hù)方便。這種溫度控制系統(tǒng)對(duì)改造傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)有相當(dāng)?shù)囊饬x。化為可識(shí)別的數(shù)字量，然后將系統(tǒng)給定的溫度值與反饋回來(lái)的溫度值進(jìn)行處理，給移相觸發(fā)模塊，再給三相整流電路（）一個(gè)觸發(fā)脈沖（既控制脈沖），這樣通過(guò)的輸出我們控制了加熱爐電阻絲兩端的電壓，也既加熱爐溫度控制得到實(shí)現(xiàn)。其中主控系統(tǒng)為加熱爐溫度控制系統(tǒng)的核心部分起重要作用?？刂葡到y(tǒng)控制系統(tǒng)的硬件配置在加熱

4、爐溫度控制系統(tǒng)中采用日本三菱公司其硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，配合了多種特殊功能模塊及功能擴(kuò)展模塊，可實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制等功能。該系列可靠性高， 抗干擾強(qiáng)、配置靈活、性?xún)r(jià)比高。本溫度控制系統(tǒng)中我們選擇型，它與外部設(shè)備的連接如圖、 表所示。表 地址分配表 加熱爐溫度控制系統(tǒng)基本構(gòu)成加熱爐溫度控制系統(tǒng)基本構(gòu)成入圖所示，它由主控系統(tǒng)、移相觸發(fā)模塊整、流器、加熱爐、傳感器等個(gè)部分組成。圖加熱爐溫度控制系統(tǒng)基本組成加熱爐溫度控制實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：首先傳感器將加熱爐的溫度轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，主控系統(tǒng)內(nèi)部的將送進(jìn)來(lái)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)基金項(xiàng)目：重慶科技學(xué)院教改資助項(xiàng)目（渝科院教）收稿日期：圖 接線(xiàn)圖Techniques of

5、Automation & Applications | 121 流程設(shè)計(jì)根據(jù)加熱爐溫度控制要求，本系統(tǒng)控制流程圖如圖所示。 （）解正規(guī)方程組求出，（）寫(xiě)出擬合公式多項(xiàng)式（）?a k x k 一次多項(xiàng)式也叫作k ?0n線(xiàn)性擬合。由上述方法可擬合出分度電壓隨溫度變化公式為：（其中為電壓，為溫度）。此擬合公式是在溫度從到之間變化的近似公式，因此正規(guī)方程只用到、擬合的多項(xiàng)式次數(shù)為，電壓隨溫度的變化可近似為線(xiàn)性變化。如果溫度變化范圍比較大，則電壓隨溫度變化為非線(xiàn)性變化，上述電壓隨溫度變公式需要重新擬合，擬合多項(xiàng)式的次數(shù)也必然大于。圖加熱爐控制流程圖系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試分為兩大步驟，一是系統(tǒng)軟件調(diào)試；二是系統(tǒng)

6、硬件調(diào)試?？刂扑惴ㄓ捎跍囟瓤刂票旧碛幸欢ǖ臏笮院蛻T性，這使系統(tǒng)控制出現(xiàn)誤差。為了減小誤差提高系統(tǒng)控制精度。我們采用控制算法，另外考慮到系統(tǒng)的控制對(duì)象，我們采用增量型算法。（）（）（）TD （）（）（）（）TT T（）D （）（）T T I式中（）、（）、（）為連續(xù)三次的偏差輸入。系統(tǒng)軟件調(diào)試系統(tǒng)軟件調(diào)試是在機(jī)上進(jìn)行，我們將控制程序輸入機(jī)后，根據(jù)運(yùn)行要求，設(shè)定若干數(shù)字開(kāi)關(guān)量，模擬量，對(duì)系統(tǒng)的每一個(gè)功能進(jìn)行檢測(cè)測(cè)試并在此基礎(chǔ)上不斷完善程序以達(dá)到系統(tǒng)要求。n i ?0=Kpe(n-e(n-1+ (?e (i ?n ?1i ?0e (i ?1 系統(tǒng)硬件調(diào)試相應(yīng)的系統(tǒng)硬件也是在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行，用一個(gè)設(shè)備

7、來(lái)摸儀控制對(duì)象。首先檢查設(shè)備的諸個(gè)單元是否合乎要求，其次將軟件和硬件結(jié)合起來(lái)進(jìn)行測(cè)試。并不斷完善軟硬件的配置以達(dá)到最優(yōu)的結(jié)果。（）、（）為系統(tǒng)連續(xù)兩次執(zhí)行的誤差。為比例放大系數(shù)、分別為采樣周期、積分時(shí)間、微分時(shí)間。（其它工作溫度同樣可該加熱爐溫度希望穩(wěn)定在工作以照此方法設(shè)計(jì)）。當(dāng)加熱爐剛啟動(dòng)加熱時(shí)，由于測(cè)到的爐溫為常溫，為正值且較大，為調(diào)節(jié)器的輸入，此時(shí)調(diào)節(jié)器中起主要作用，使為最大電壓給加熱爐加熱。當(dāng)加熱爐溫度達(dá)到以上時(shí)，為負(fù)值，經(jīng)調(diào)節(jié)，使輸出電壓減小，加熱爐溫度降低。當(dāng)溫度正好達(dá)到時(shí)，為零不調(diào)節(jié)，此時(shí)輸出的電壓正好平衡加熱爐消耗的熱量，系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。結(jié)束語(yǔ)加熱爐溫度控制系統(tǒng)采用成熟的技術(shù)和電力電子技術(shù)，采用軟硬件結(jié)合，比較理想的解決了傳統(tǒng)加熱爐溫控系統(tǒng)中出現(xiàn)的問(wèn)題。針對(duì)我國(guó)大部分的加熱爐用戶(hù)來(lái)說(shuō)本系統(tǒng)將是一個(gè)比較理想的溫控系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)：秦曾煌電工學(xué)上冊(cè)北京：高等教育出版社，郁漢琪電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)南京：東南大學(xué)出版社胡文金，計(jì)算機(jī)測(cè)控應(yīng)用技術(shù)重慶：重慶大學(xué)出版社劉衛(wèi)民電力電子技術(shù)重慶：重慶大學(xué)出版社分度電壓隨溫度變化公式擬合（）根據(jù)具體問(wèn)題，確定擬合多項(xiàng)式的次數(shù)為。（）由公式k?x i （，）i