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摘要：FX3U系列PLC，结合MCGS组态软件的应用可以实现电加热炉炉温的实时监测和控制，提高炉温控制的精准性。本文分别从元器件选择和程序编写两个方面介绍了炉温控制系统的控制程序以及设计思路。
关键词：PLC；加热炉；炉温控制系统
电加热炉的工作原理为电流持续加热炉内电热元件，在这个过程中对电热元件进行相应的处理，最终获取热能。电加热炉是一种典型的工业炉，在工业生产中应用这种工业炉，必须精准的控制炉温，才能实现高质量、高效率的工业生产。国内电加热炉的炉温控制系统几乎都是采用组态软件与PLC技术相互结合的方式，这种组合方式的应用不仅可以实现实时的、精准的炉温控制，还可以根据实际应用需求有针对性的进行调节，另外，这种组合方式成本投入较少，体现了电热炉应用的安全性和可靠性的同时，切实提高了能源的利用效率。
1.系统概述
作为PLC，就是以计算机技术为基础的新型工业生产控制装置，PLC最为基本和最为广泛的用途都是开关的逻辑控制，其可以彻底的代替传统的继电器电路，实现顺序控制的目的，在国外，PLC技术已经被广泛的应用导工业生产中，而国外因为科技水平有限，对PLC技术的应用还处于开始阶段。经过探索和研究，PLC技术和组态软件相互组合可以实现电加热炉温的精准控制。以PLC技术作为基础的加热炉炉温控制系统主要由以下几个部分构成：温度传感器、电热炉、PLC以及外围设备。其中PLC的主要作用是对油温的变化情况进行采集，然后根据具体的数据进行控制，及时的将上一个环节的温度控制情况传递到下一个环节，提高炉温控制的实时性和有效性。温度传感器的主要作用是转换电热炉内的炉温数据，然后将其传达给PLC，PLC再根据实际情况进行调整和控制，保证炉内温度可以控制在设定的值域范围内。组态软件的主要作用就是对炉温的具体数值进行反馈和显示，另外，其还具有警报、指示灯其他多种功能。
2.核心器件选择
只有选择最为科学和合理的核心器件，才能保证炉温控制的精准性和实时性，所以，在设计加热炉炉温控制系统时，首先需要做的工作就是选择最为适宜的核心器件，然后充分发挥其优势，保证炉温的控制足够科学和合理。本设计方案所应用的PLC技术常见于游戏设计，主要用于与编程和存储，可以严谨的执行相应的逻辑运算，然后按设定的顺序完成具体的温度控制任务，向用户发送指令，再通过数字输入以及输出等方式，保证各个环节可以高效的完成衔接，继而完成相应的生产任务。本加热炉炉温控制系统设计方案中所应用的PLC，因为结构内含有24点输出和24点输入，所以结构构成简单，编程过程高效，实现了系统运行的有效性和可靠性。除了核心器件的选择，组态软件的选择和应用也同样重要，只有选择最为适宜的组态软件，才能保证系统具有更好的处理性能，另外，组态软件的选择还和系统运作的便捷性，多媒体动画的真实性，警报功能的多元化之间有着直接的关系。PT100型热电阻温度传感器是本加热炉炉温控制系统设计方案中所选择的温度传感器，该温度传感器可以将温度转换为信号，然后输出，其可以采集-200～850℃范围内的温度，本系统的设定温度范围为40～60℃，所以该温度传感器可以满足本系统的应用要求。PLC拓展模块的主要作用就是实现D/A、A/D转换，温度传感器完成温度信息的采集和信号转换后，通过温度变送器，将相应的数据转变为标准的电流信号，A/D转换模块会再将电流信号转变为具体的数据，并且将相应的数据传递给PLC。PLC根据电加热炉的炉温情况发送指令，并且根据功率具体的变化情况进行调整，提高指令传送的准确性和实时性，实现对加热棒电流的控制，保证炉温可以满足实际的工业生产需求。换言之，MCGS组态软件与PLC相互结合，不仅可以实现炉温实时、精准度的控制，还可以保证工业生产控制效果。
3.I/O地址分配
本加热炉炉温控制系统需要应用到一个输出接口和三个输入接口，系统内部设置了急停按钮：SB1，系统在运行时，一旦出现异常情况，工作人员就可以按下该按钮，系统会立即停止运作。按下急停按钮后，系统内部所有的显示灯也会全部熄灭，系统发出蜂鸣报警，警报会引起其他技术人员的注意，在警报的指引下，技术人员就可以明确故障发生的位置，分析故障发生的原因，然后有针对性的制定解决故障的方法。如果异常情况得到有效的解决，紧急情况解除，按下启动按钮SB2，系统内部的蜂鸣警报声停止，指示灯开启，系统恢复运作。另外，工作人员还需要注意，系统中还存在SB3按钮，该按钮也属于停止按钮，但是和SB1按钮之间是存在区别的，SB1的主要作用是为SB3按钮提供辅助作用，不管按下SB1、SB3都可以实现系统的停止，唯一的区别就是，SB3属于正常的停止，按下该按钮，系统不会产生蜂鸣声，而SB1为异常急停按钮，按下按按钮，系统会发出蜂鸣声，提示工作人员注意。如果SB3出现故障，按下SB1按钮也可以实现系统的停止。换言之，在系统内部，SB3为停止按钮，SB2为启动按钮，SB1为急停按钮。I/O地址分配如表1所示。加热炉炉温控制系统在运作过程中，温度信号经过A/D转换模块的转换后形成数据，然后传送给PLC，PLC发挥自身信号控制能力，再将相应的信号和数据传送至D/A转换模块内部，PLC不再分配输出地址以及输入地址。
表1 I/O地址分配
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4.流程设计
在设计基于PLC的加热炉炉温控制系统的时候，必须明确具体的程序流程：按动SB2按钮，启动系统，如果这个时候，炉温不足40℃，那么，系统内部的元件就会运作，以最大的功率对加热棒进行加热，加热棒也会以最大的功率输出热能。如果温度处于40～55℃之间，那么，加热棒的输出功率是正常功率。如若开启系统后，炉内温度处于55～60℃，那么，系统会调整加热棒降低功率，以保证正常的热能输出为基础，减少能源消耗。如果温度超过60℃，系统会指挥加热棒停止运作，避免元件持续加热被烧毁。这时，为了避免能源的浪费，技术人员按下急停或者停止按钮，停止加热的炉温控制系统的继续运作。
5.界面设计
监控界面是加热炉炉温控制系统的重要组成部分，其主要由以下几个部分构成：设备窗口、用户窗口、实时数据库以及主控窗口，这些都属于组成MCGS软件的重要内容。用户窗口最为重要的组成部分就是人机交互界面，用户可以根据实际的生产需求，对系统进行调整和控制，另外，用户还可以通过人机交互界面，对数据进行实时的监测和处理，提高数据处理的质量和效率。监控界面也存在急停、停止以及启动三个按钮，通过按动这三个按钮，就可以实现系统的运作或者停止。用户在操作系统的时候，可以充分发挥监控界面在加热炉炉温控制系统中的独特作用，监控炉温，控制生产，一旦遇到紧急异常情况，立即停止系统的运作，避免给企业带来能源损失的同时，防止元器件被烧毁。
6.结束
本文对基于PLC的加热炉炉温控制系统的设计方式进行了深入的探讨和介绍，并且提出了具有建设性的意见，希望可以为业内人士提供参考。作为一种典型的工业炉，电加热炉的应用可以提高工业生产的效率，但是在实际应用时，工作人员必须精准的控制炉温，避免能源的浪费，为了达到这个目的，将组态软件与PLC技术结合起来，用户就可以根据实际生产需求，对炉温进行有效的调节，促进炉内资源充分利用的同时，提高了电热炉应用的可靠性和安全性。
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