燕山大学工学硕士学位论文
第5章 PLC加热炉炉温控制系统应用
由于PLC不具备过程现实功能，所以为了实现PLC控制的可视性，所以在实际使用过程中，利用到WinCC 显示画面和操作接口，从而实现完整的自动化[51]。
5.1 WinCC 简介
WinCC 是西门子视窗控制中心的简称，是目前应用较为广泛的人机界面和数据采集监控软件。通过与STEP7相互结合，缩短了开发周期，项目采用较心地V7.0版本。WinCC主要特点有以下几点：（1）开放性和稳定性。适合大脚本编程单位，并且系统相对稳定。（2）开放性的特点实现了脚本的编写，但是带来的危险是容易导致系统死锁和运行崩溃。（3）为了保证正确运行，必须保证计算机分配一个Netbios 名称。
5.2 WinCC工作流程
它主要是实现工业过程自动化，将其安装在计算机中，就能够保证正常的数据通信功能，从而完整显示各种生产报表。操作人员根据操作指令，对于过程中产生的变量通过通讯接口下传到PLC中，从而控制和改变相关参数，实现对生产工艺的操作。
图5.1 WinCC工作流程
5.3 加热炉流程及温度控制画面
加热炉流程画面见图5.2所示（蓄热式加热炉），其中包含整个加热炉的工艺设备的各项状态信息，并且为了做到主页面的简约，各种操作都采用了弹窗，通过点击鼠标输出相应的数据，在完成搜索时，关闭画面窗口就可以了[52][53]。
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第5 章 PLC加热炉炉温控制系统应用
5.2 加热炉流程画面
加热炉温度控制主要包括三段：均热段、加热一段、加热二段。按照相应的控制策略，三段温度采用了双交叉串级控制，以均热段炉温控制为例，具体的操作界面如下图所示：
图 5.3 均热段炉温控制画面
除了对炉温进行控制，对于排烟温度的控制在炉温控制系统中也具有非常重要的作用，在三段炉温控制中，每段包含空气侧和煤气侧两个炉温控制回路，以加热炉加一段排烟温度控制为例，如下图所示：
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5.4 加热炉加热一段排烟温度控制
5.4 变量记录
针对加热炉中的各种变量信息，WinCC 主要通过获取，处理和记录工业生产的各种变量数据，通过对于各种数据的记录，从而识别出错误数据并及时的进行检查和修正，从而优化维护的周期和效果[54]。并设立相应的报警和控制参数，一旦超过相应的预警值，就会对变量进行修正，提高整个加热炉的温度控制效果[55]。
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第6章 总结与展望
6.1 结论
加热炉上均热段、下均热段、第二上加热段、第二下加热段、第一上加热段、第一下加热段共6个炉温控制段，各段上部3支，下部2支S型热电偶，各段炉温测量采用2支热电偶作为炉温检测和控制使用，预热段测温二支S型热电偶，空气换热器前后两点温度测量则采用K型热电偶。煤气总管设一温度检测，所测量热电偶信号经补偿导线送PLC并作为被控信号，参与自动控制和显示。本文基于轧钢生产线上的主要设备加热炉为被控对象，研究在此类过程中不依赖其精确数学模型的条件下，利用模糊控制策略实现对温度参数的期望控制。用MATLAB/SIMULINK 对参数自适应 PID 控制算法和模糊控制算法进行了仿真试验，结果表明本文提出的控制算法在自适应性、鲁棒性和控制品质等方面较其它单纯算法有较显著的优点，系统的响应速度加快、调节精度提高；稳态性能变好，没有振荡且几乎没有超调，具有较强的鲁棒性[56]。一个显著特点就是在同样精度要求下，系统的过渡时间变短，这在实际的过程控制中将有重大的意义[57]。
在加热炉炉温控制系统中，炉子由电加热器加热，炉温用热电偶检测，与热电偶型温度传感器匹配的模拟量输入模块FX2N-4AD-TC将温度转换为数字输出，CPU将检测温度与温度设定值比较，通过PLC的PID控制改变加热时间，从而实现对炉温的闭环控制。自动调谐能够自动设定动作方向、比例增益、积分时间、微分时间这些重要参数，使用自动调谐功能能获得最佳的PID控制效果。在系统设计过程品引出了启动组织块OBl00、OB35的使用方法及用途。OBl00是S7-300系列PLC CPU的暖启动方式，使用该组织块可以完成用户程序初始值的设置。OB35是循环中断组织块，可以实现按固定时间间隔运行的程序，比如模拟量的采集[58]。
6.2 展望
将模糊控制技术和PLC技术结合起来是一种完成复杂控制任务既方便又经济的解决方案。本文针对实际工业中的复杂控制对象，及其具体的PLC工程实现的研究工作具有很大的应用价值。由于模糊控制策略的先进性及PLC技术的快速发展，
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第6 章 总结与展望
本文作者在理论研究中和工程实践方面经验有限，文章中提出的观点还存在很多不足之处，希望各位老师、同学和工控界的同仁给予批评指正。
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