PLC在热处理炉电控系统中的应用现状及发展前景.pdfVIP

PLC在热处理炉电控系统中的应用现状

及发展前景

摘要

本文介绍了PLC技术原理和特点以及热处理炉电控系统的组成部分，重点描

述了以PLC为核心的热处理炉电控系统在温度控制、压力控制、流量控制、点火

控制和必要的连锁控制等方面的应用现状，总结了PLC在热处理炉电控系统中的

发展前景。

1、PLC技术原理及特点

1.1PLC技术原理

PLC主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入/输出接口电路等组成，

如图1所示，因此可以更好的应用于电控系统等领域。

PLC都是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的，属于串行工作方

式。即在PLC运行时，按照输入采样、用户程序执行、输出刷新三个阶段对数据

进行处理，在输入采样阶段PLC将依次从输入接口读取数据在采样结束后将转入

用户执行阶段，在用户执行阶段PLC将会按照事先编程好的梯形图执行并将处理

后的数据输出写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶

段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱

动相应输出设备工作。[[1]]

1.2PLC技术特点

正因为PLC的技术原理是“顺序扫描，不断循环”的方式，所以使得PLC有

了一下特点：

(1)可靠性高、抗干扰能力强:用软元件代替大量机械触点，在系统的输入/

输出回路中，采用光电隔离等措施有效防止了回路间的信号干扰；

(2)编程简单、系统设计修改调试方便:编程语言是梯形图,形象直观，易学

易用；

(3)控制结构简单，通用性强，功能强大；

(4)可以支持MODBUS通信协议，包括主机从机模式，可组网多个一体机使用

灵活。

2、热处理炉电控系统组成

热处理炉电控系统主要功能是按给定的温度曲线进行加热、保温及冷却等操

作，对放入炉内的工件按照温度曲线完成相应的热处理，同时要完成对温度、压

力、流量和系统整体的监测等。下面是对两种热处理炉电控系统的简单介绍：

2.1电阻炉电控系统组成

电阻炉电控系统主要为温度控制系统，相对于燃料炉电控系统所包含的控制

系统更简单，更加易于实现预期的控制，更易于保养和维护，也更加适合科研院

所的教学与科研实验。

电阻炉温控系统主要利用温度传感器和控制加热装置的电流大小来实现热处

理炉的温度控制来完成对工件的热处理。温度的控制相对更加的精确，系统体积

也更紧凑。

电阻炉电控系统是通过温度传感器和自动化装置组成的自动控制系统来实现

温度控制。电阻炉温度控制系统原理。它主要由调节对象(炉温)、检测元件(测

温仪)、调节器和执行机构组成一个负反馈的闭环系统。

2.2燃料炉电控系统组成

燃料炉采用燃料来进行加热因此燃料炉的电控系统更加的复杂，燃料炉的电

控系统包括温度控制、压力控制、流量控制、点火控制和必要的连锁控制等[[2]]，

更加适用于工业应用场合。

燃料炉电控系统可实现温度、压力参数采集和显示、热处理炉内温度自动控

制、温度、压力超限报警、台车进出炉膛控制等功能，并通过上位机配置程序对

现场工况进行实时监控。

电控系统通过控制烧嘴点火,通过控制继电器的开关完成风扇、台车和报警

灯的控制。燃料炉的温度由脉冲控制,即控制在一个固定的时间周期,而烧嘴的大

小火都是由电动执行器控制的。当电动执行器关闭时，系统处于小火状态，其他

状态均为大火状态[[3]]。

3、PLC在热处理炉电控系统的应用现状

PLC在温度控制系统等诸多领域得到了广泛的应用，其中研究相对较多的是

PLC在电控系统中的应用，PLC的出现有效地改善了PID控制系统的缺点，优化

了PID控制系统的性能，对工业生产和建设起到了非常重要的推动作用。针对加

热炉温度控制系统的设计，可采用组态软件和PLC技术相结合，达到炉温控制的

目的，并能对炉温进行实时、全面的监控，然后根据应用要求调整炉温。该工艺

投资少，同时具有精度高的应用优势。基于PLC控制的热处理炉，可实现自动定

时恒温加热和定时保温，同时还能在保温结束后加入自动倒出工件，或者倒进指

定的淬火介质中等控制功能，即节省了人力，还可以避免人工取件过程中导致的

烫伤、灼伤等安全隐患的发生。

3.1电阻炉电控系统中的应用

随着现代科技的发展，温度测量控制技术的重要性也更加明显。在使用电阻

炉生产产品的过程中，准确地测量和控制温度能够提高生