文档介绍：重庆大学
硕士学位论文
退火炉PLC控制系统的设计
姓名:张咏梅
申请学位级别:硕士
专业:控制工程
指导教师:黄勤;梁修群
20060301
重庆大学硕士学位论文中文摘要

摘要

芜湖钢厂大线退火炉(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。

关键词:退火炉,PLC,模糊控制,现场总线。

I
重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT

Wuhu large production line annealing furnace (Abbreviated as large production
line annealing furnace)is an important control system of Wuhu steel plant in Anhui. The
system is a large-scale PLC control system. There are features of the PLC control
system: high level automation , high precision in control ,easy to design ,easy to
in checking numbers of connecting points and collecting data or in
munication perfectly shows powerful control function of PLC.
It’s the anization that allows the Cast Iron Pipe to gain iron element
body. According to the heat-handling skill of the Cast Iron Pipe, the furnace body is
designed for four stages: heating, heat preserving, fast cooling, and slow cooling.
Through analyzing the properties of the Cast Iron Pipe and the technology of the
annealing furnace ,discussing in detail the temperature and pressur