论文导读：在工业炉中选择、开发、使用西门子可编程序控制器势在必行。现就西门子S7-300可编程序控制器在28米隧道式型材时效炉中的部分应用与大家共同探讨。才能更好地掌握和应用西门子可编程序控制器。
关键词：S7-300可编程序控制器，工业炉，应用
1前言
西门子可编程序控制器S7-300体积小巧，功能强大，运用灵活。通用的数字输入／输出模块、集成功能模块（诸如FM350计数模块、FM353步进电机定位模块、FM355闭环控制模块等）以及积木式的组态结构，使其在工业控制中更加灵活自如。丰富的集成功能模块几乎包容了自动化领域内的控制器部分，非常好地满足和适应自动控制任务。积木式的结构在生产中的实用性被越来越多的客户所认同，特别便于设备的维护、修理、保养。它的这些显著特点使它引领着世界可编程序控器的发展潮流。因此，在工业炉中选择、开发、使用西门子可编程序控制器势在必行。论文大全，工业炉。
2应用
现就西门子S7-300可编程序控制器在28米隧道式型材时效炉中的部分应用与大家共同探讨。在时效炉中S7-300实现两大控制任务。论文大全，工业炉。论文大全，工业炉。其一，实现自动装、自动卸料；其二，翻版机构（周期性变换循环风方向）和1号、2号加热器的协调控制，二者的相互协调对提高炉内有效工作区间的核心指标“温度均匀性”起着重要的作用。论文大全，工业炉。
2.1控制对象及设备简述
 设备结构简图如图1所示。论文大全，工业炉。
1-放料车（转移工件到炉内或从炉内到炉外）；2-炉门；3-号加热器；4-号加热器；5-炉前腔温度传感器；6-炉后腔温度传感器；7-吹风循环风机；8-可绕轴转动的翻版机构；9-炉体
图1 设备结构简图
逻辑部分实现自动开门、关门；料车自动进、出炉；闭环控制模块的2个输出通道分别控制炉体前腔、后腔的温度；编制时钟程序实现翻板机构与1、2号加热器的协调，使循环风周期性地按顺时针和逆时针方向交替更叠，已达到
炉腔内热量的交换和渗透。
2.2硬件选择
电源模块：6ES7307-1KA01-0AA0
CPU:6ES7 314-1AF10-0AB0
操作面板OP27:6AV3627-1QL00-0AX0
控温模块FM355:6ES7355-1VH10-0AE0
模拟量输入输出模块：6ES7 331-7KF01-0AB0
数字量输入输出模块：6ES7 321-1BH01-0AA0
数字量输入输出模块：6ES7 321-1BH01-0AA0
3核心控制
3.1自动装料
 
3.3 循环风机、加热器、翻板机构的运行
 4 提高“温度均匀性”指标的措施
图2 炉内循环风道结构
图2是炉内循环风道的结构。其中Im、In腔为加热前腔和后腔部分；Ⅱ腔为吹风循环风机腔；Ⅲ为工件处理有效腔。加粗实线为对称的两个背靠背的“7”字形可绕轴转动的翻板机构装置。翻板机构装置通过两个预设角度来实现方向相反的两种循环风方向：a向和b向（图2中的细线）。
在图2所示的大惯性热功负载控温系统中，动态指标及温度超调量Mp总可以采取相应的措施多段升温或输出限幅，从而控制超调量Mp。静态指标即振动次数以及进入比例带时间（温度均匀性）因循环风向改变了初始工况，仅靠控温单元的PID调节是无能为力的。若在1、2号加热器的控温单元升温结束后的保温段阶段中，在翻板周期前半周，翻板机构左翻，循环风向为a向，即循环风由1#加热区Im→料温区Ⅲ→2#加热区In→循环风机区Ⅱ，随着时间的延长Im区温度趋向降低，1号加热器的调节器势必阻止温度降低而增加输出占空比补充热量来维持Im（炉体前腔）的温度，此时，a向循环风也把炉体前腔热量引向炉体后腔，导致炉体后腔温度上升（In腔温度升高），实测∣Im- In∣≥7.9℃（∣Ie- Im∣=4.5℃）。在翻板周期后半周，翻板机右翻，循环风向为b向，即循环风由2#加热区In→料温区Ⅲ→1#加热区Im→循环风机区Ⅱ,随着时间的延长In区温度趋向降低，2号加热器的调节器势必阻止温度降低而增加输出占空比补充热量来维持In（炉体前腔）的温度，此时，b向循环风也把补充炉体后腔热量引向炉体前腔，导致炉体前腔温度上升（Im腔温度升高），实测∣Im- In∣≥6.5℃（∣Ie- In∣=4.8℃,∣Ie- Im∣=4.6℃）。上述温度加大的原因是热功系统强烈扰动，导致两个温控单元中的其中之一有90%以上的功率输出。距“温度均匀性”指标小于3℃相差甚远。
为了解决“温度均匀性”指标问题，我与现场调试人员经过多达5炉次的反复升温、保温观察和实测后，对所得数据进行分析，用S7-300可编程序控制器分别针对顺时针、逆时针循环风方向编制两套时钟程序来分别强制关断炉体前腔调节器和炉体后腔调节器。用调节报警点信号来判断是否进入保温阶段。在循环风方向为a向时，强制关断1号调节器的时间为t1；在循环风 方向为b向时，强制关断2号调节器的时间为t2（如图3所示）。反复摸索t1、t2使得lIm-Inl、lIe-Inl、lIe-Iml均小于3℃。（程序附后）
图3 调节器控制图
5 结论
从现场调试结果看，完成了自动装料、自动卸料；达到了温度均匀性指标。设备交付使用以来，运行稳定可靠。尽管如此，通过编程设计两套独立的时钟程序强制关断调节器使炉温达到了合同指标，作为现场工程技术人员不可能对现场出现的问题停止思索和研究。既然引起炉前腔、后腔温差加大的原因是风场交替更换所致，从控制角度来讲a风向有使前腔温度降低的趋势，这种趋势使前腔调节器输出占空比增加，热量增加，造成后腔热量增加，温度升高，那么，就可用后腔调节器预警信号强制切断前腔调节器输出（报警点设为Pe+1℃）；当风向为b向时，可用前腔调节器预警信号强制切断后腔调节器输出。论文大全，工业炉。这种方案有待以后调试中进一步验证。
西门子可编程序控制器各功能块的使用是开放的，需要技术人员做大量的开发工作，才能更好地掌握和应用西门子可编程序控制器，使其在工业控制中发挥更大的作用。
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