（云南电网有限责任公司昭通供电局 云南省昭通市 657000）
摘要：目前现代工业自动化控制领域中温度控制系统在大范围得实现与应用，可编程控制器即PLC的PID控制在该系统的应用。这些应用主要用在比如钢铁厂、化工厂、冶炼厂等加热锅炉控制系统的中。控制加热炉体的温度曲线，采用温控表或者PLC做为主要的核心。当然采用PLC控制方式是最佳的选择，系统采用PLC对加热炉体进行温度,能够大幅提高生产的效率和提高系统的稳定性。
关键词：PLC；温度控制；PID；温度传感器
计算机控制技术的快速发展，将导致传统继电器控制技术被淘汰，取而代之的将是PLC控制技术。基于PLC的温度控制系统采用内部编程的方式替代外部逻辑控制，而且在PLC控制器中扩充了PID控制功能，因此，在逻辑控制与PID控制混合的过程控制系统中采用PLC控制是较为合理的加热炉温度控制系统是目前比较常见和典型的过程控制系统。
1温度控制系统研究现状
传统的加热炉体的温度控制系统，主要通过使用继电器来控制加热，其控制柜的接线比较复杂，而且系统的运行故障率比较高，再加上耗电量也比较大，在不能采用比较传统的继电器控制方式来控制温度。经过工业革命的技术发展，可编程控制器PLC可以完美代替继电器来控制工业生产过程中的温度。PLC是一个集成的控制器，它本身就具有自动处理模拟信号、数字信号和工业网络的处理能力，正因为这个优点，PLC在我国的温度控制系统加热生产中得到大幅的应用与实现，所以PLC逐渐能够在过程控制中得到应用。PLC能够应用在远程的控制系统与现地控制系统，同时具有应用面相当广，可靠性也相当高，编程相当简单的特点。PLC具有开关量控制输出也就是具有继电器控制功能的特点，同时具备各种模拟信号的采集，以及各种高功能模块的数据输入与控制，将开关量信号与模拟量信号综合为一体，实现远程控制，开环控制，闭环控制等控制能力，能够适应各种复杂生产工艺与自动化生产线。PLC在配合人机界面的操作界面的应用，在实现工业自动化生产中加热炉的温度控制系统将起到关键的作用，实现与满足加热控制工艺的需要。
2加热炉温度控制系统结构
加热炉温度控制系统结构和控制流程如图1所示，在该系统中温度传感器采集到数据后传送给PLC，然后PLC将采集到的温度数据通过与设定的目标值进行比对运算后给周波控制器一个输出信号，从而控制加热炉的导通周期，同时温度传感器将再次从加热炉中将采集到的温度数据传送至PLC，PLC再次通过比对计算将控制信号调整后传送给周波控制器，以调整加热器的输出，从而形成闭环控制系统，满足温度控制的要求。而上位机和PLC之间具有数据通讯和共享功能，在上位机上不仅可以对PLC的程序进行编写、修改、上传或下载等操作，而且还可以通过组态软件，对设备的工作状况进行监控，也可对控制参数进行设置和修改，同时还可实现报警和设备运行状态的监控。
.png)
图1 加热炉温度控制系统结构和控制流程
3软件编程设计
PLC的软件编程设计，首先PLC上电后应该执行初始化内存寄存器，通过R9013特殊继电器初次上电扫描执行产生初始化脉冲进行程序初始化。实时将温度通道WX的温度值写入到DT寄存器中，同时PID控制指令F355各PID参数设定值指定给DT寄存器，写入相应的寄存器，使程序启动后系统开始对加热炉体进行温度PID采集控制。温度传感器即本系统使用S型热电偶传感器将炉体测量的实际温度经过接入温度模块AD8X单元后产生一个电信号，温度模块经过模拟量输入通道CH0的模数转换后成为对应的数字量，PLC内存会得到实际的温度值为寄存器通道WX除以10的商。这样PLC内部的PID过程控制会自动计算出实际温度值与温度目标值的偏差值在一定周期内输出一定占空比通断固态继电器，接通炉体的加热器，实现PLC系统自动进行内部PID过程控制和自动加热控制温度。
4 PID的参数整定
软件编程中PLC内部的PID参数整定也是温度控制系统的重要内容。PLC的PID参数包括温度过程控制中的比例P参数，积分I时间参数，微分D时间参数的数值。在广泛的PID调节器工程应用中，PID参数整定方法主要有两类，一类是理论计算法，一类是工程整定法。理论计算法当然是通过理论计算得出被控对象的PID参数值，而工程整定法则是通过实际工程控制调节各参数。从而我们就利用了工程整定法进行PID现场自动整定方式，对本加热炉体进行一次PLC内部过程控制的自整定PID参数。
本系统能够通过PLC自身的PID运算指令F355进行完成PID参数自整定控制。这种控制方式是根据加热炉体的实际温度、温度传感器的响应速度及系统的滞后特性等工艺特性曲线，由PLC自动计算出与加热器匹配的调节参数，自动约束加热器的加热功率，进而对加热炉体进行温度工艺调节，并能够在升温过程进行优化。首次使用加热系统前需要对系统进行一次PID参数自整定升温过程，根据此系列的PLC参数设置方法，需要将F355参数控制模式改成H8000自整定控制模式，进行升温控制，达到稳定状态后，完成整个自整定过程后参数会自动反映到PID参数区域，通过修改这三个参数后直接写入到温度控制系统的实际加热中，系统实现在用户设定温度目标值的准确控温。
经过系统进一步的参数测试，温度控制系统的可能会因为加热器或者热电偶的原因会产生系统一定温度波动，这种情况需要更进一步进行参数调整，再对系统重新进行一次PID参数自整定。
结语
加热炉温度控制系统采用成熟的PLC技术，通过使用PLC核心的闭环PID控制技术进行温度控制，使系统响应时间缩短，有效地提高了温度控制的稳定性、精确度，该系统将使温度控制精度达到±5℃的误差范围，同时提高设备的自动化程度，较好地解决了传统加热炉温控系统中出现的问题。
参考文献
[1]叶建亭，叶俊．基于单片机的温度控制系统设计研究[J]．设计与分析，2012，(12):153－154．
[2]赵兴亮，刘锋敏．浅谈真空热处理炉的温度控制[J]．装备制造技术，2012，(7):190－192．
[3]朱红梅，潘美君．西门子PLC在混合炉温度控制系统中应用[J]．电气自动化，2012，34(6):85－86．