大线退火炉PLC控制系统改造概述1

（以下见简称大线退火炉）的PLC控制系统是该厂的一个重要控制系统。采用PLC控制具有自动化程度高、控制精度高和易于设置、易于管理的特点；该系统是PLC控制的一个大型系统，不论是点数、数据采集的类型，还是PLC的通信都完整地体现了PLC强大的控制功能。

    大线退火炉是为满足球墨铸铁管获得铁素体的基体组织，根据水冷离心球墨铸铁管的热处理工艺设计建造的，炉体设计为分为四段：加热段、保温段、速冷段和缓冷段。通过分析了球墨铸铁管性能要求以及退火炉的工艺，详细讨论了该退火炉四个工作段的温度和压力参数，通过试验选择了最佳退火工艺，得到退火炉控制的依据，选择合适的温度控制曲线。

    通过分析系统的控制特点，以及对控制系统的控制要求和点数的分析，设计选用S7－300系列PLC进行组态，并分为两个控制系统，电气系统PLC和仪表系统 PLC。在对工艺过程进行系统分析的基础上运用组态王软件对系统上位机程序进行了设计开发，共设计10个主要监控画面，可以形象的显示退火炉系统的参数和各工作点的状态。针对退火炉的控制任务，在下位机程序设计中采用结构化编程方法，对各段温控参数的要求，以及不同变量的设置进行了研究，并完成了分模块程序设计。

    本文在完成系统硬件配置及监控软件设计的同时，重点研究了系统的控制方法。在分析模糊控制的原理及其分类的基础上，设计了模糊控制器，通过对变量的模糊化、建立模糊规则、建立模糊控制表以及反模糊化等一系列过程，完成了查表法模糊控制器的设计。查表法模糊控制器具有设计简单，实用性强的特点，经试验表明该控制器具有控制精度高，超调小等特点，现场运行以来效果良好。

    由于该系统要求检测的数据多、类别多，因此通信成为本论文研究的重点之一。设计了基于以太网络及PROFIBUS现场总线的混合网络结构，以充分发挥混合网络的技术优势，取得了良好的通信效果。

    控制系统设计完成后，布置了现场试验场地，并进行了试验研究。在退火炉调试运行的结果表明，所设计的大线退火炉控制系统能够满足生产控制的需要，取得了良好的效果。