PLC和触摸屏的工业电炉温度控制系统设计+CAD图纸+源程序(2)

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工业电炉被大量应用在电力、冶金、机械、石油化工等工业生产中，而其温度的测量及控制影响着生产安全、产品质量、生产效率等重要技术经济指标，所以对工业电炉温度控制的稳定性、精度、可靠性等要求须提高。传统工业电炉存在的问题是炉温均匀度差，控温精度低。如果炉内温度偏高，那么会导致金属材质过于软化，如温度偏低，那么金属有多余应力，硬度过大。温度失调都会使产品产生缺陷，不易加工制造。

PLC和触摸屏的工业电炉温度控制系统既能提高控温精度又操作方便，意义重大。

1.2工业电炉温度控制系统设计研究现状与发展

电阻炉温度控制系统在工业生产中获得了广泛的应用，在工农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要的地位。它的出现迄今已有两百余年的历史。期间，从低级到高级，从简单到复杂，随着生产力的发展和对电阻炉温度控制精度要求的不断提高，电阻炉温度控制系统的控制技术得到迅速发展。当前比较流行的温度控制系统有基于单片机的温度控制系统，基于PLC的温度控制系统，基于工控机(IPC)的温度控制系统，集散型温度控制系统(DCS)，现场总线控制系统(FCS)等。经过几十年的发展，工业电炉温度控制方法已由当初较简单的不连续控制、准连续控制发展为连续控制。按仪表的调节方式已由位置式调节、比例式调节发展为PID调节。

当前比较普遍的是继电器控制和基于单片机的温度控制，单片机是70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，是集CPU、RAM、ROM、I／O接口和中断系统于同一硅片的器件。有利于智能控制但开发起来较复杂，不易开发。目前在国内，占主导地位的是模拟仪表控制。这种装置由人工控制，依赖于人工调节，费时费力不准确。

而目前国内外工业电炉温度控制存在的问题主要有两大方面：

一、工业电炉具有大惯性、延迟、时变性、升温单向性的特点，很难建立起精确的数学模型。并且在实际生产过程中须满足不同生产要求，特别是连续作业式电炉须经常开关炉门，造成温度扰动，加大了控制的复杂性。

二、工业电炉容量大，升温虽快，但稳态误差大

针对以上存在的问题，采用PLC编程控制，既方便又精确，而PID算法也能保证稳态精度。

1.3本课题主要研究内容

本设计要由西门子PLC和触摸屏来实现工业电炉温度的自动控制，由铂电阻Pt100采集现场温度，送给PLC模拟量模块中，PLC将实际温度和设定的温度进行对比，运用PID算法控制，将计算结果输出给固态继电器，从而控制电热电加热器或制冷风扇电源的通断。

触摸屏负责人机交互，包括手动模式、自动模式、故障报警和人员操作权限设计等功能。

第二章系统硬件设计

2.1总体设计方案

选择CPU型号，与EM模拟量输入模块相连，CPU中有五个开关输入及四个指示灯源`自`优尔\文-论/文`网[www.youerw.com。按下启动开关，CPU得电工作，按下停止开关，CPU停止工作，加热器和风扇开关可手动控制继电器通断，加热时间开关可控制手动加热时间。四个指示灯分别表示CPU开始工作、CPU停止工作，炉温过高和炉温过低。Pt100铂电阻测得的温度转换成-10~10V的电压信号传送到模拟量输入模块，模拟量传送到CPU中进行处理，由PLC将电压信号转化为0～32000的数字信号．再由 PLC将当前测量值与设定值进行比较产生一个比较偏差，经PID运算后发出控制信号，由CPU输出端控制固态继电器SSR工作，使加热电阻和风扇工作，均匀炉温，达到设定温度值。S7-200 CPU与触摸屏相连接，实现人机界面控制