PLC系统在环形加热炉中的应用

环形加热炉是无缝钢管生产的第一环节，其加热质量直接影响到钢管的质量，其能耗和氧化烧结直接影响钢管的成本。因此，保证环形加热炉的最佳生产状况和炉温自动控制是关键。由于该炉体控制变量较多，用常规的控制控制方法很难达到要求。鉴于此，我们采用基于PLC的模糊控制技术，以德国西门子公司的S7-300PLC作为控制器，其稳定可靠功能强大。

以西门子公司WinCC软件为平台开发的监控系统，能够及时监控系统的运行并做出反馈显示。整个系统自动化程度高，运行稳定。

管坯首先在炉前辊道上进行称重定位，满足装钢条件时，炉门打开，装料小车将管坯夹起送到炉内指定位置，升起返回，炉门关闭，炉底旋转一个料位角，然后准备装下根料。坯料经过预热段，加热一段，加热二段，均热一段，均热二段之后，满足要求后出料，出料小车将管坯取出，环形炉工作完成。

温度采用模糊控制系统建立反馈模型来实现，采用前馈和反馈相结合方法，使它们的配比接近燃烧的最佳空燃比。

装出料小车定位——精确的小车定位才能精准的夹取坯料。本例中我们选取西门子6ES70系列变频器和增量式编码器来给小车定位。由于小车惯性较大限位开关能起到的作用有限，必须结合软件提前减速。还因为坯料长度不定有2m、2.5m、3m、3.8m，所以定位比较复杂，当坯料改变长度时，必须由上位机写进从而选定所需要的编码器读数。

炉底传动装置——炉底由支承辊支撑，定心辊对活动进行固定，防止炉底跑偏；炉底传动采用液压推动。炉底关键是控制旋转角度是否是预设的料位角角度，必须保证出料小车在大量取料之后还能精确定位。我们采用的是与环炉齿轮同步的减速盘上装有增量式编码器，预以精确定位。

炉温炉压的控制——炉温控制系统的主要目的是将炉温控制在允许范围内，并保证燃烧的合理性，力求达到最佳燃烧状态。炉膛压力控制也是一个重要参数，压力过高，烟会大量冒出，使大量热散失，增加损耗；炉压过低会吸入大量冷风，可能引起烧钢。炉温炉压必须控制在一定范围之内。

控制系统设计本着结合实际，便于操作和维护，最大限度的满足环形加热炉工艺流程需求的原则，采用PLC的集中控制加上上位机的过程及参数监控。我们采用西门子公司的S7-300系列PLC（CPU为315-2DP）,上位机采用研华工控机IPC610L，并配有UPS，采用工业以太网通讯方式进行PLC与上位机间的通讯。

热工控制设一台上位机作为操作员站，炉体机械控制设一台操作员站，另外集中设一台工程师站用于进行数据库的生成、生产流程画面的产生，连续控制回路的组态和顺序控制的组态等。该系统体系结构具有以下特点：

系统包括了PLC控制站、操作员站、工程师站等子系统。PLC控制站完成对生产过程数据的采集、处理、设备的顺控与调节。操作员站实现过程参数显示、监控和设置。工程师站实现系统的控制程序编制、调试、修改、维护及生产管理等功能。

该系统是由PROFIBUS-DP构成主从结构。SIEMATIC PLC S7-300,上位机Wincc作为主站，变频器及其远程I/O ET200M作为从站。全系统各站联网协调工作，整个系统都是一个联网的大系统。先进可靠数据分布合理、操作速度快、使用方便。