基于三菱PLC的热处理炉恒温控制系统设计
摘要:网带式热处理炉在工业上广泛应用，自动化控制技术对工件热处理效果的提高有很大作用。本课题是以PLC为核心控制，对网带式热处理炉进行系统的设计，实现热处理过程的自动控制。
本设计运用三菱PLC建立下位机控制，运用工控三菱HMI人机界面软件设计上位机监测来构建网带式电阻炉的控制系统。本课题在PLC程序中运用PID控制炉温，保证淬火炉与回火炉炉温的稳定。上位机的监控画面设计了温度设置界面，速度设置界面、手动操作界面，自动监控界面，通过与PLC通信，PLC将检测的数据传送给上位机监控系统，实时的监测数据的变化，方便的了解被控系统的工作状况。本设计具有自动化程度高，上位机人机界面操作方便，系统运行稳定的特点。
关键词:热处理；三菱PLC；人机界面；
Design of constant temperature control system for heat treatment furnace based on MITSUBISHI PLC
Abstract: he mesh belt heat treatment furnace is widely used in industry, and the automation control technology has a great effect on the improvement of the heat treatment effect of the work piece. This project is based on the PLC as the core control. The system is designed for the mesh belt heat treatment furnace, and the automatic control of the heat treatment process is realized.
This design uses MITSUBISHI PLC to establish the control of the lower computer, and uses the industrial control MITSUBISHI HMI interface software to design the upper computer monitoring to build the control system of the network belt type resistance furnace. This project uses PID to control the furnace temperature in the PLC program to ensure the temperature stability of the quenching furnace and the tempering furnace. The monitoring screen of the upper computer has designed the temperature setting interface, the speed setting interface, the manual operation interface and the automatic monitoring interface. By communicating with the PLC, PLC sends the detected data to the upper computer monitoring system, monitoring the change of the data in real time, and is convenient to understand the working condition of the controlled system. The design has the characteristics of high degree of automation, convenient operation on the upper machine and man-machine interface, and stable operation of the system.
keyword:heat treatment; MITSUBISHI PLC;Interface;
第1章 引言
1.1课题研究的目的与意义
热处理炉在工业生产中被广泛应用，在电器制造行业中，热处理炉用于电器机械零件的材料处理，通过热处理，零件的硬度和韧性都得到了改变，其耐磨性和强度大大提高，从而提高了电器产品的质量和使用寿命，热处理是很重要的一道工艺处理过程，热处理的控制传统大都采用自动平衡记录仪进行，其效果一般，难以满足日益发展的生产需要。本课题运用三菱PLC构建硬件控制系统，利用上位机控制系统，设计了网络带式电阻炉控制系统，近一步提高了热处理效率，以及将热处理的各个环节连续在一起，既能够保证提高效率，同时在某种程度上也能保证物件在热处理连续上的质量保证。
构建热处理炉自动控制系统来实现热处理炉的生产过程自动控制。能使生产过程中炉内各段温度变化达到生产工艺的要求，即炉内温度自动控制在工艺允许的误差范围内，产品质量因此能得到明显的提高。为研发高附加值的产品创造条件，有效提高产品的生产效率，降低生产工艺成本，提高了产品在市场上的竞争力。
1.2未来发展趋势
热处理炉在工业上应用广泛，主要用于机械或电气部分的热处理，以提高零件的韧性和硬度，从而保证产品的质量，延长了使用寿命。
由于自动控制系统发展快速，越来越复杂，产品质量要求也越来越高，所以传统的PID控制已不能满足大型热处理炉的控制要求。例如大型台车式热处理炉，它一般需要的加热空间很大，炉内温度不均匀，密封性差，系统存在大滞后，多变量的特点。所以我们需要更新型的控制方法来解决复杂非线性系统的控制问题。
经过长时间的发展，从第一代氧化气氛到第二代的保护气氛，减少了加热，以及第三代可控气氛加热和第四代电脑控制管理。电阻炉的发展也是源自于市场的需求，科技的进步。利用现代的自动化技术改进了传统的热处理设备，提高了热处理工艺、管理和产品水平。这对促进我国热处理技术的发展起着积极的作用。
1.3课题研究的主要内容
本课题是以热处理炉对工件热处理为背景，主要是研究如何运用三菱PLC构建硬件控制及“上位机监测，下位机控制”的网带式电阻炉控制系统。本文主要阐述的是采用该种控制方法实行对网带炉各个参数的调节和控制，实现工件在热处理炉中的淬火温度、回火温度以及各种不同参数的动态匹配，确保工件的质量得到正常控制。
本系统采用可控硅触发器、变频器、PLC控制器组成自动控制系统。由温度传感器和功率输出执行单元构成，温度传感器检测各点温度在热处理过程的控制。PLC编程分机，组态实时监控。本课题具体研究内容如下：
（1）首先要对计算机控制技术和PLC技术在热处理工艺上的现状有所了解，掌握热处理炉对工件热处理的整个过程，系统设备工作所需的条件和控制它们的方法。
（2）对热处理炉工艺流程的分析，明确了解该设备的作用，工作过程，掌握三菱PLC和三菱HMI的使用方法。
（3）对该控制系统中用到的PLC、变频器、传感器等硬件合理选型。
（4）确定系统总体设计和整体结构设计、主电路的设计以及控制流程的设计。
（5）PLC控制程序设计，通过PLC编程实现热处理炉的自动化控制，通过PID程序对热处理炉的炉温进行控制，并且进行仿真调试。
（6）通过HMI设计监控系统，对监控画面的设计，设计了温度实时趋势曲线和温度报警的画面设计。。
（7）对已完成的热处理炉控制系统程序进行调试，通过实验设备调整PID参数，保证设计的合理性。
目录
第1章 引言 1
1.1课题研究的目的与意义 1
1.2未来发展趋势 1
1.3课题研究的主要内容 2
第2章 控制系统整体设计方案 3
2.1工艺过程分析 3
2.2系统总体结构设计 5
2.3 温度控制算法 6
2.3.1 温度控制系统结构 6
2.3.2 温度PID算法设计 7
2.3.3 PID控制程序设计 9
第3章 控制系统硬件设计 11
3.1可编程逻辑控制器 11
3.1.1 PLC选型与特点 11
3.1.2 PLC系统组成部分 12
3.1.3 PLC I/O分配表 13
3.2 变频器的选型 14
3.3电机与传感器的选型 16
3.4硬件接线电路设计 16
3.4.1 外部接线主电路 16
3.4.2 PLC接线电路 17
第4章 控制系统软件设计 20
4.1 程序流程图 20
4.2 程序分析 21
第5章 HMI人机界面系统设计 24
5.1 HMI画面的绘制 24
5.1.1 热处理炉温度参数 24
5.1.2 网带变频参数设置 25
5.1.2 手动控制画面 26
5.1.3 自动监控画面 27
结论 29
参考文献 31
参考文献
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