华东交通大学理工学院
题 目： 基于PLC的熔炼控制系统设计
说 明
1．毕业设计任务书由指导教师填写，并经分院审定，下达到学生。
2．学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，于3周内提交给指导教师批阅。
3．本任务书在毕业设计完成后，与论文一起交指导教师，作为论文评阅和毕业设计答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主要内容之一。
摘 要
熔炼炉是一种耗电量巨大的工业电炉，根据工业电炉的结构特点以及工作特点，熔炼炉的自然功率因数很难达到0.85，绝大多数的炉子的自然功率因数都在0.7~0.8之间，较低的功率因数不仅使变压器的效率下降，而且消耗大量的无功功率。为了解决工业电炉功率因数低下的问题，一般采用电容补偿的方式，在短网端并联上电容器进行补偿能够大幅提高短网端的功率因数，本设计主要是设计一种基于PLC的熔炼自动控制系统。其能自动完成电容器组熔炼的监测与控制。本设计需要PC上位机,上位机组态工艺画面及操作画面设计；包括报表、趋势数据记录、操作员登录功能、时钟功能、PLC监视、操作帮助等功能设计。PLC下位机主要实现与一次侧的电压，电流，功率传感器，采集变压器两边电网参数通过串口给PLC分析，并进行相关的动作。
关键词：PLC；熔炼炉；功率因数 ；上位机；无功功率；
Abstract
Ore furnace is a kind of industrial furnace that consumption larger of electric energy, According to the structure characteristics of industrial furnace and Working characteristics，ore furnace natural power factor is difficult to reach more than 0.85.The vast majority of the natural power factor of ore furnace are between 0.7~0.8.Low power factor not only makes the transformer efficiency decreases, and consume a large amount of useless，In order to solve the problem of low power factor of industrial furnace，we generally use the capacitor compensation way to solve this problem。to compensate in short circuit end can Improve power factor Substantially.This design is mainly to develop a reactive power automatic control system that based on PLC,which can complete capacitor reactive power compensation control and monitoring Automatic。This subject needs PC ,which can display process picture and operation screen Statements, trends in the data record, login function, clock function, PLC monitor, operation help function design.PLC hypogynous machine mainly communicate with measuring device that can measure voltage, current, power factor,besides,harmonic measurement device also included，which can analysis of the data, and to do some related operation.
Key Words: PLC ；Ore Furnace；Power Factor； PC； Reactive Power；
目录
第一章 绪论 1
1.1选题的背景及意义 1
1.1.1设计选题背景 1
1.1.2熔炼及其自控系统的发展趋势 2
1.2熔炼系统 3
1.2.1熔炼系统的组成 3
1.2.2 PLC熔炼系统优点 4
第二章熔炼原理 5
2.1熔炼的基本原理 5
2.1.1 熔炼功补偿的基本原理 5
2.2熔炼的基本思想 6
2.2.1熔炼基本思想 6
2.3熔炼炉熔炼的基本方法 7
2.3.1高压补偿 7
2.3.2中压补偿 8
2.3.3低压补偿 8
2.4低压补偿应用 8
2.4.1低压补偿应用 8
2.4.2选择合适的补偿位置 8
2.5并联电容器补偿容量的计算 9
2.5.1补偿电容器容量计算 9
2.6理论补偿结果估算 9
2.6.1投入电容器组与功率因数变化关系 9
2.6.2理论补偿估算 10
第3章 熔炼控制系统硬件设计 11
3.1总体设计 11
3.1.1功能要求 11
3.1.2系统框架设计 11
3.2可编程控制器PLC选型 12
3.2.1 PLC系列选型 12
3.2.2 S7-200系列各型号CPU比较 16
3.2.3 PLC模拟量模块选型 17
3.3电压信号采集 17
3.3.1电压互感器选型 17
3.3.2电压变送器选择 19
3.4电流信号采集 20
3.4.1电流互感器选型 20
3.4.2电流变送器选型 22
3.5功率因数的采集 23
3.5.1功率因数测量器件选型 24
3.6谐波测量信号采集 24
3.7补偿电容器选型 26
3.7.1补偿电容选择 26
第四章 熔炼系统控制程序设计 29
4.1软件设计 30
4.1.1流程图设计 30
4.2.2 PLC I/O分配表 32
表2 32
4.2.3软件设计部分 33
第五章 上位组态的设计 36
5.1上位组态设计 36
5.1.1添加新工程 36
5.1.2数据库组态设计 41
5.1.3动画与数据库连接 45
5.2报表、趋势数据记录 46
5.2.1实时趋势画面设计 46
5.2.2报表设计 48
设计总结 53
参考文献 54
外文翻译 55
英文原文 55
中文译文 62
致谢 68
附录 程序清单 69
参考文献
[1]李振安等.工厂电气控制技术.重庆：重庆大学出版社，1995
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[3]齐蓉.可编程逻辑控制器教程.西安：西北工业大学出版社，2000
[4]SIEMENS S7-200 用户手册
[6]方德初.短网结构与节电的探讨[J].轻金属,1994
[7]赵景波.西门子S7-200.北京：机械工业出版社，2010
[8]郭大鹏.熔炼炉熔炼方式及应用.北京：机械工业出版社.1999
[9]杨双胜.熔炼炉电气系统特性分析.太原：太原出版社.2003
[10]朱贺.熔炼炉工业加热.西安：西安科技大学出版社.2003
[11]胡学林.可编程控制器教程.上海：上海交通大学出版社.2006
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