S7—300PLC在热处理炉控制系统中的应用

S7—300PLC在热处理炉控制系统中的应用

摘 要 本文主要介绍了西门子S7-300系PLC在小型热处理炉的应用，重点对此系统中装出料机控制及炉温控制进行了介绍，针对此热处理比较独特的脉冲点火及大小火控制系统，结合FB58PID温度控制模块，文章也在原理上进行了介绍。

太钢不锈钢股份有限公司热轧厂热处理炉为西门子S7-300系列PLC，通过PROFIBUS-DP现场总线连接主控室、电磁站及各风机、小车变频器，组建分布控制网络，同时利用成熟的脉冲点火控制方式及可靠的物位、温度及流量传感器，组成完整、高效的控制网络，这种集散控制方式大大提高了系统功能。

关键词 PROFIBUS；网线通讯； FB58； PID控制

1硬件配置与网络结构

1.1硬件配置

1.2系统关键部件介绍

1）HMI操作站

2）PLC硬件参数

3）传感器

4）执行元件

炉门液压缸，小车大臂液压缸，比例换向阀，电磁换向阀，脉冲点火控制器。

1.3网络结构

2系统完成的主要功能

热处理炉PLC自动控制系统完成两大功能：装出料小车自动控制；炉温控制。

2.1装出料小车自动控制系统

装出料小车自动控制系统主要是按以下流程执行功能：当炉内钢板烧钢时间到达出钢时，将炉门提升到炉门升到位限位，同时将装出料小车的托臂升至中间位，此时装出料小车在行走电机的驱动下，向炉内以15Hz的速度行进，当小车行进至前进减速位时小车电机减速至5Hz继续行进，当到达前进限位时电机停

止运转，小车停止。此时小车大臂抬升至最高低，到位后小车开始以25Hz后退，退至退减速位时开始减速到5Hz，小车继续退后到后退到位限位后，小车大臂下降至最低位，同时炉门下降到最低位，完成一次出钢。当要装钢时，小车在退到位的位置先将大臂升至最高位，之后和出钢过程相同，小车前进至炉内，到前进到位后，小车大臂降至中间位，到位后退出炉，大臂保持中间位不变，炉门降至最低位，完成一次装钢过程。

2.2炉温控制系统

炉温控制主要是利用13组脉冲点火烧嘴的大小火控制对各个区域进行温度控制，温度控制主要是利用OB35中调中FB58，该功能块再结合脉冲点火控制程序来实现。

由操作工在HMI界面上输入给定的温度值，系统接受此值后，与热电偶所反馈的实际温度值进行比较，形成偏差后，经过FB58模块的运算，形成一个脉冲形式的控制量，以控制脉冲点火控制器的开关时间。下面简述FB58的基本控制原理。

FB58首先对现场的模拟量信号进行标准化处理，以便使CPU可以识别这些数值。然后再按照现场调试情况来确定PID中的各项系统，基本调节原理为：比例：对偏差信号进行适度放大，以达到快速响应的作用。微分：对阶跃输入信号前沿“反应”激烈，其性质有加速作用。 积分：对阶跃输入信号前沿“反应”迟缓，同时消除静差。模块在进行完内部处理运算后将CPU中的数值经过标准处理后，变成现场可控制的脉冲信号，以达到控制相应的脉冲点火控制器的目的。

3系统特点

1）本系统中，硬件方面采用集散控制思路，减少控制电缆，采用区域间数据通讯传输，减少故障点，增加了传输速度与系统的可靠性；

2）软件编程方面运用了结构化程序设计思路，将相对独立、集中的控制放到一个程序功能或功能块中；

3）主程序中调用满足各种条件下的功能及功能块，使得程序的可读性强。

参考文献

[1]西门子电气传动有限公司.STEP 7 V5.1 编程使用手册.2003.

[2]西门子电气传动有限公司.温度PID控制功能块FB58使用入门.2001.

[3]电力拖动自动控制技术.上海工业大学， 2000.