PLC控制在我国热处理设备中的应用与发展

PLC控制在我国热处理设备中的应用与发展PLC控制在我国热处理设备中的应用与发展PLC控制在我国热处理设备中的应用与发展毕业设计（论文）题目:PLC控制在我国热处理设备中的应用与发展院系：专业名称：学号：学生姓名：指导教师:学位论文原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业论文（设计)是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出,论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得江阴职业技术学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业论文作者（签字):签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在_________年解密后适用本授权书。2、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”)目录TOC\o”1—3”\h\u5088摘要 418162ABSTRACT 4146471PLC控制技术简介 5202662热处理简介 5229092。1热处理概述 5242432。2热处理在机械加工中的重要性 621583PLC控制在热处理设备中的应用 6116043。1炉温控制 7117273.2气氛控制 878173.3整体系统控制 9304094PLC控制在我国热处理设备的发展 10112484。1PLC与CC-LINK结合 11233504。2PLC控制策略的新发展 1120224。3PLC动态适应性控制研究 1177425总结 1125131参考文献： 13PLC控制在我国热处理设备中的应用与发展摘要随着科技的发展,以及社会的进步,人们的生产、生活发生了天翻覆地的变化,对于热处理加工技术的要求也随之提高.本次研究以我国目前的实际状况基础,从炉温控制、气氛控制和整体系统控制角度分析了PLC的发展历程,并在分析的基础，结合相关的理论知识和实践经验，进一步探究我国PLC控制技术的发展方向，为促进我国热处理技术的发展做出所应有的贡献.关键词：PLC；程序控制；热处理设备;应用与发展ABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology,aswellastheprogressofsociety,people’sproductionandlifehavechangedovertime,andtherequirementsforheattreatmentprocessingtechnologyhavealsobeenimproved.Basedontheactualsituationofourcountry,thispaperanalyzesthedevelopmentcourseofPLCfromtheangleoffurnacetemperaturecontrol,atmospherecontrolandoverallsystemcontrol.Basedontheanalysisofthebasicknowledgeandpracticalexperience，thispaperfurtherstudiesthePLCcontrolTechnologydevelopmentdirection，inordertopromotethedevelopmentofChina'sheattreatmenttechnologytomakeitsduecontribution.Keywords:PLC;programcontrol；heattreatmentequipment；applicationanddevelopmentPLC控制技术简介1969年,在市场需求的推动下，以及借助当时的科学技术，美国数字设备公司（DEC）在传统继电器的基础上，研制出具有更高性能的逻辑控制器，也就是我们常说的PLC。PLC（ProgrammableLogicController)直接推动着工业控制技术的升级，为工业控制领域的技术革新提供了技术保障，以此同时,PLC的应用为提高人类社会的工业生产水平奠定了一个坚实的基础。近年来,在计算机技术以及工业控制理论的推动下,我国的现代自动化技术实现了巨大的突破。作为现代控制技术的核心，PLC技术以其独特的可靠性以及所显示出来的高效率和高性价比，受到市场消费者的青睐。PLC的使用历史较为久远,苏联科学家在上世纪70年代,就已经采用将PLC和微型计算机相结合的方式，进行热处理工艺的控制，并取得了良好的控制效果。以及苏联在制造高频淬火机床时,旧也是以来PLC控制技术.美国科研工作者在研究液氮的储存工作时，发现采用低合金钢装箱作为存储器具时的控制较为麻烦，因此创新式的使用了PLC控制技术。美国福特汽车公司在进行实施低合金钢装箱渗氮工艺时,就利用PLC控制器来控制整个工艺流程。随着科技的发展,我国根据国内外市场的需求，结合自身的实际状况，在上世纪80年代,就开始引进国外的以PLC技术为基础的自动化热处理设备.随着我国大批企业的引进国外的先进热处理设备，我国的热处理技术得到了巨大的提高,我国企业的热处理自动化水平明显改善.因此，从某种程度上来说,我国热处理自动化水平的提高是直接受到国外先进的PLC技术的冲击。热处理简介2。1热处理概述在机械加工过程中，热处理是其中最为关键的一个步骤之一，其加工质量的好坏与热处理仪器的控制精度有着很大的影响.结合相关的理论知识和实践经验我们知道，热处理工艺的质量高低与所使用的仪器设备有着很大的影响,对于材料的加工是对于材料本质的一种改变，只有更好的使得加工的材料适应所使用的环境，才能够保障热处理加工的效果。其中，所需要的处理条件和工序都有着严格的要求，这就需要规范的控制策略和措施来保证.2.2热处理在机械加工中的重要性在机械制造过程中，热处理具有着重要的作用，热处理工序不仅可以改善加工零件的质量，还可以提高零件加工的效率。随着机械行业对于产品制造的要求逐渐提高，企业的目标逐渐发生了变化，开始注重零件的精度、客户的满意度以及是否符合使用的要求等等.在这种目标的推动下，对于制造出具有核心竞争力的高质量产品,企业必须具备高超的制造工艺水平以及卓越的机械制造能力，为企业获得市场的青睐提供保障.在机械加工行业里面，有一句以经验为基础的口头禅,即“热处理技术是零件的龙门，经过热处理，零件一当数个用"。由此，我们知道在机械加工领域，热处理技术具有着重要的作用。所以众多企业在进行零件的加工时，为了保障零件的质量,都是用理论以PLC技术为基础的热加工技术，不仅保障了加工零件的质量，还最大程度的提高了零件加工的效率和水平。综上所述,企业在进行机械加工的时候，应该采用热处理技术，不仅可以最大程度的保障加工零件的质量，还可以减少在加工过程中所出现的无法避免的损失，为企业的营造更多的利润空间。此外热处理技术还可以提高零件加工的效率，节省零件加工的时间，提高零件加工的能力，为创造良好的社会效益奠定基础。PLC控制在热处理设备中的应用我国成立之初，由于我国特殊的历史境遇，所以当时我国的工业基础薄弱，热处理技术落后且设备的自动化水平很低。随着我国改革开放时代的到来,我国一些高瞻远瞩的企业家，在分析我国市场状况的前提下,开始接住我国提供的优惠政策，积极的引进一批国外先进的热处理设备，直接推动了我国热处理技术的发展，提高了我国热处理设备的自动化水平.我国将PLC技术主要应用在三个方面，即分别是炉温控制、气氛控制以及整体系统控制.3。1炉温控制在改革开放之前，我国大多数企业使用的控制系统是微处理器控制系统，，上世纪80年代，我国的上海五二零厂率先引进国外的PLC控制的热处理设备,结合该厂原有热处理器的特点，即功率大，创新性的使用了TP801单板微处理机，提高了热处理工艺的控制精度.在1988年,我国著名学者胡滨和胡德昌在理论分析的基础上，使用数学模型，采用DDC数字控制和PID多回路直接控制炉温工艺参数，并且CRT打孔输入编程信息，实现控制.但是这种控制的精度较低，而且信息处理能力弱，使得热处理设备无法进行普及使用。自上世纪80年代，PLC技术逐渐在我国的工业控制领域得到了巨大的应用，在1993年，南通市钢丝绳厂率借助先进的PLC技术,优化了马弗炉控制系统，将其中的人口将煤部门改为自动加煤，提高了系统的自动化控制水平。并且借助热电偶作为检测的主要仪器,对炉温进行及时的监控，当炉温小于设定值时，则进行自动加煤，提高炉温,当炉温达到标准时，则停止家煤，保持炉温在设定值附近.PLC技术的应用，使得炉温的主燃烧区的温度不高于1250℃，炉温在一个范围内波动，变化较为稳定，此外，对于煤炭的使用率也得到了明显的提高，计生了煤炭的使用,降低了企业生产的成本。上述是我国在应用PLC技术最早的一个尝试,也是我国将其作为温度控制地基础。1998年，解放军军需工业学院以IP3416PLC原理为基础，首次将PLC作为热处理设备的温控部件进行使用，并首次使用了PID回路，虽短了系统的控制时间，提高了控制系统的控制精度，使得系统的控制误差满足在一定的要求之内。与此同时,天津热处理研究所将PLC技术与传统的微型控制系统相结合，研制出了新型的热处理系统,相对于原先的控制系统来说，该系统由于采用了固态调节，并且既能够通过手动,又能够自动的调解炉温，所以提高了炉温控制的稳定程度和适应程度。2000年，针对燃气炉的炉温控制问题，我国的东方汽轮机厂为了提高控制的精度，开始首次西方的组态软件作为热处理设备的控制端。该软件的所使用的控温设备主要是上位机工控组态软件和下位机PLC调节软件，并且将温度的变化趋势、温度的平均计算值以及温度在各区的检测值显示在电脑屏幕上。借助软件的应用,使得PLC控温系统的精度以及可靠性有了很大的改善，PLC控温系统逐渐实现了自动报警等功能，该技术的应用直接标志着我国在PLC技术在温控方面又有了更大的进步，技术也日益成熟。在2002年，北京科技大学另辟蹊径，在研究钢丝热处理炉的自动系统过程中，基于PLC技术的使用，可以实时的根据所需要加工的钢丝的直径大小、批量多少进行控制，结果获得了预期的热处理效果和产量。但是,由于该系统没有使用PID自动调节回路，增加了系统调节的难度和复杂程度.在2006年,中南大学成功更新箱式热处理炉的控制系统。该系统基于PLC技术进行炉温的控制，并且采用了PID进行炉温的自动调节，保障了炉温控制的准确程度，缩短了炉温控制的时间，提高了炉温控制的工作效率。在箱式热处理控制方面，该控制技术能够有效地发挥箱式热处理炉的特点，达到良好的热处理效果。在2008年，我国的辽宁科技大学根据鞍钢集团的需求,为其设计了燃气热处理炉的温度控制系统。该系统采用复合结构，将西门子和欧姆表PLC进行结合，将燃烧炉进行划区监测，在各个区间安装温控仪器，进行PID和模糊控制。实际使用结果表明，该系统在炉温的控制方面具有以下几个优点，即分别是反应时间短、速度快以及稳定性能好，能够实现炉温的自动控制.该系统的设计成功表明我国PLC技术在热处理方面的应用空间被打开，标志着PLC技术将在我国的热处理设备中得到广泛的应用.在2010年，南昌大学根据南京石油化工企业出现的问题，针对其原先配置的台车式电阻炉进行了炉温控制的设计，结合目前较为成熟的神经网络控制原理，与PLC控制理论进行结合，使得设计出来的控制系统能够快速的解决出现的温控的显性问题和非线性问题。该温控系统实现了台车式电阻炉的温度自动控制，在实际应用中取得良好的表现，该系统为PLC控制在热处理温控中的成功应用案例，为下一步PLC控制应用指明方向。3.2气氛控制热处理依据可控气体可以保证渗碳加工的层厚以及相应碳势。在初期热处理步骤中，的热处理环境测评渠道往往囊括热丝形态、红外线气形态与有关探头形态等.经过PLC则可以合理的掌控装置实施流程。1995年,长特公司第四工厂分析了冷拔光亮罩状退火炉的控制现状，利用了TSX-47范畴可编程掌控装置，且依据实际需要开设了两种气体控制渠道。自主掌控时依据不同温度状况来操纵氮气的基础流量，手动掌控时直接可以对氮气流量进行控制，实现热处理步骤针对气体需求范围的控制.上海电器公司大众电器中心于2004年挖掘了最新的真空渗氮装置，在装置作业步骤中，利用三菱PLC操纵装置，设计了普遍的人机沟通范畴，便于观察掌控执行的大部分充气与抽气操作。该装置作业不难、维护简便、运行稳固，是当前我国极具象征性的渗氮作业设施。天津创一炉业公司于2007年挖掘了高温可控氛围多用炉，其中可控氛围恰恰是通过利用PLC掌控气体的基础流量，该装置促使作业温度大于1000℃,那一种技术逐步处于世界领先地位。3。3整体系统控制PLC控制最日常的特征就是通过编程环节实施,完成平台的一切业务控制。在总体控制当中重点包含平台动作环节控制、加工线中一切处理装置控制以及整个集成操纵等。在热处理生产装置的设计层面,1995年，我国长春光机院校设计了激光热处理机床，那一类设施可以针对镜片实施激光热处理操作，控制单元往往凭借PLC控制来形成。经过PLC同步操纵实施的环节包含业务监控、实施部门控制、输入量操纵、光路操纵以及坐标方位操纵等，依据有关的编程可以实施环节控制.该设施在热处理环节中针对业务的有效性与平稳性有一定的条件，PLC的控制完成了该设施的全面控制，处理了以往热处理制造问题,为本国目前热处理设施的核心标志。1999年，丰东热处理企业设计了先进的热处理操纵平台，通过日本OMRON企业的C200H系统PLC控制替换了继电器操纵。那一类热处理装置经过操纵推拉车实施物料变换,同时控制一切工艺流程的详细业务，完成了一切热处理环节的自动化。那一类装置的改造同继电器控制相比较，控制单一、可行性飙升、设施精度得以增加,为国内的热处理设施更新提供对照。河海大学于2002年针对某军领域的热处理加工线实施改造挖掘,经过推荐运用需要和平台研究，具体强调了有关总体热处理加工线操纵决策。采纳三菱FX2N128平台的PLC对油压站、以及回火炉一切控制，总体自动化加工线制造效果明显增加，安全性获得保障.那一类加工线的控制开发为本国实施一切热处理加工线操纵提供了条件，在当前具备巨大的对照价值。我国胜利油田石油监管局于2004年对于石油钻杆热处理环节做出了分析.那一类热处理平台依据西门子S7—200PLC实施钻杆热处理制造的操纵，同时和组态工控用具构成了热处理闭环平台，由组态化工控用具统一操纵淬火PLC、回火PLC以及退火PLC，有效阐述了热处理操纵的日常环节.此类研究为本国实施特殊工件的热处理PLC操纵提供对照，促使研究者通过专业研究结果持久做出探讨.西安石油学院以及西安奥邦技术领域于2006年统一设计了钛管材感应退火炉PLC操纵平台.此类技术重点是对于指定金属钛热处理工艺开发的，采纳了西门子S7-200系统PLC，完成了中频感应加热一切环节控制。那一类控制平台全面围绕热处理项目中的问题发掘、工作行为、模式界定和一切子模型的起停展开研究，为国内指定金属热处理装置的核心控制平台.武汉三菱工控科技公司于2009年具体阐述了三菱M60数控平台指令在有关热处理机床当中的用途.M64数控平台是三菱企业针对日常需求量实施夹持工件操作热处理机床设计的操纵平台，该平台具备各式各样的PLC接口，同时由该平台指令专业操纵。在热处理机床层面采纳有关控制平台开始视为发展局势,M60数控平台就是PLC在有关热处理设施运用发展环节中的核心方式。2011年,沈阳理工学院以及东北特钢公司开发了罩式炉的最新控制模式。此类设计通过西门子S7—300PLC作为操纵重点，采纳了TIA操纵管理，完成了设施管理操纵的信息化。所开发的控制平台既完成了罩式炉的工艺操纵，同时也完成了PLC操纵信息互动，为本国采纳TIA操纵技术的核心工艺，该设施通过其较强的控制水平与信息集合互动取得了普遍的支持。PLC控制在我国热处理设备的发展伴随着PLC操纵技术在有关热处理设施中运用的加强，国内的热处理装置控制能力迅速增加。PLC操纵技术所处理的数据内容、人机接口以及在线信息互动层面也逐步的改进，也不断视为热处理设施核心技术。在未来的运用当中,PLC操纵技术会进一步在热处理设施中加深，取得不断地发展。PLC在有关热处理设施的发展局势也包含不少方面。4。1PLC与CC—LINK结合在热处理设施当中，一切加工平台或制造车间的操纵集成受到有关工作者的重视。通过PLC和CC—LINK彼此融合，可以形成公司的管控系统化。鉴于PLC技术的实际总线技术可以合理的推动国内热处理领域的实效、自动化以及柔性化发展,逐步提升本国采纳热处理公司的管控水准。4.2PLC控制策略的新发展PID控制普遍运用于以往的热处理设施，尽管该决策可以确保热处理设施实现预定目标，然而在平台控制繁琐的条件下无法确保控制程度。在热处理设施控制平台中,把神经平台、模糊操纵、人为智能操纵以及PI补偿操纵纳入PLC控制领域，能实现平台响应快、精确度大、平稳性极强等特征,促使PLC控制反映出一定的控制功能。在以后的热处理设施PLC操纵中，必须提供多数有相对性的控制方案，来不断处理现实控制环节中出现的问题。4。3PLC动态适应性控制研究目前热处理设施趋于专项化、繁琐化以及智能化发展,此类研究可以使适应详细热处理设施的PLC视为核心课题。因为发展方案与先进功能的要求，在新一代设计的PLC当中必须重视PLC硬件的动态对应性，来符合繁琐算法针对硬件接口等需求。总结伴随着控制项目理念的运用与发展,热处理设施的操纵技术将会愈来愈全面.在将来热处理设施控制的演变中，PLC则会随着操纵技术的演变而出现新的趋势.PLC技术同热处理设施操纵技术会彼此吻合，致使PLC朝着愈加平稳化、专项化与准则化发展,热处理设施向互联网化、智能化以及平台化发展.参考文献:［1］李新奇。单片机的应用与发展[J]。电子世界,2017，（15)：92。［2017-10—09］。DOI：10。19353/ki.dzsj.2017。15.063［2]彭伟.基于PLC的石油钢管热处理炉控制系统的研究与设计[D]。燕山大学,2016.［3］原海峰.A356铝合金汽车轮毂的热处理工艺研究[D].燕山大学,2016。[4］张君霞。PLC控制在高温合金定向凝固制备工艺中的应用[J］.铸造技术,2016,37（11）：2433-2435.[2017—10—09］.DOI：10.16410/j。issn1000—8365.2016.11。034［5]金荣植.热处理节能钢铁材料及在汽车制造业的应用[J]。汽车工艺师,2016，(12)：31—36。［2017—10-09].DOI：10.16173/ki.ame.2016。12。008[6]俞良英.PLC控制技术在液压淬火机床中的运用研究[J]。山东工业技术,2016，(07）：22.[2017-10—09］.DOI:10。16640/ki。37-1222/t.2016.07。021[7]许雪贵，黄芳。基于PLC的热轧耐火钢改性研究[J]。热加工工艺,2015,44（03）：69—71+75.(2015—03-06）[2017-10-09］。http：///kcms/detail/61。1133.tg.20150306。1449。020。htmlDOI：10.14158/ki。1001-3814.2015.03。020［8]张志鹏，吴燕.网络技术在热处理设备上的应用[J].金属热处理,2014，39（01）:154-158.[2017—10—09］。DOI：10。13251/j.issn.0254-6051.2014。01.032［9]陈怀忠，许雪贵，黄芳。基于PLC的钢管环缝焊接性能研究［J]。兵器材料科学与工程,2014，37（03）:41—44.(2014-04—30)［2017—10—09]./kcms/detail/33。1331.TJ.20140430.2227。007。htmlDOI:10.14024/ki。1004—244x.2014.03。019［10］辛睿德.基于PLC的沼气发酵监控与数据采集系统设计［D]。华中农业大学,2013.[11]JianShi，FrancescMiralles，LutzBirnbaumer，WilliamA。Large，AnthonyP。Albert.Store‐operatedinteractionsbetweenplasmalemmalSTIM1andTRPC1proteinsstimulatePLCβ1toinduceTRPC1channelactivationinvascularsmoothmusclecells[J]。JPhysiol，2017，5954:.［12]BeatrisAlonso,DavidBartolomé‐Martín，JoséJavierFerrero，JorgeRamírez‐Franco，MagdalenaTorres，JoséSánchez‐Prieto.CB1receptorsdown‐regulateacAMP/Epac2/PLCpathwaytosilencethenervetermina