课题名称院/专 业班 级学 号学生姓名真空退火炉PLC自动控制系统设计
毕 业 论 文
真空退火炉PLC自动控制系统设计
指导教师：
2016年5月24日
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真空退火炉PLC自动控制系统设计
摘 要
本篇文章主要讲的是真空退火炉的PLC控制系统的设计。大家都知道真空退火炉是许多金属热处理工艺中的一种非常重要必不可少的设备，而真空度和温度是真空退火炉的主要被控变量，对温度和真空度的精确控制是确保其产品质量的一个重要保证。也会是说，退火炉温度和真空度控制的稳定性和精度会直接影响到产品的质量。
本次毕业设计设计了基于PLC的真空退火炉温度真空度自动控制系统，用PLC实现温度和真空度的自动控制不仅能够实现对机器的精准控制还能避免不必要的电力损耗。在论文正文部分，详细介绍了设备的组成部分和功能原理以与设计过程，以锆丝的真空退火工艺为例，画出退火过程流程图。然后列出PLC的输入输出点的分配表以与通用存储器的分配表，画出PLC原理图，编写出PLC程序。最后由于循环水阀门仍需人凭借经验手动开启，最后介绍了模糊控制的原理以待备用。
关键字：真空退火炉 PLC 模糊控制
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真空退火炉PLC自动控制系统设计
ABSTRACT
This article is mainly about the design of PLC control system of vacuum annealing furnace. We all know that vacuum annealing furnace is a kind of many metal heat treatment process is very important and indispensable equipment, vacuum and temperature is mainly controlled variable vacuum annealing furnace, precise control of temperature and vacuum is to ensure a one of the important guarantee of the quality of the product. Also said, the accuracy and
stability of furnace temperature and vacuum control will directly affect the quality of the products.
The graduation design of vacuum annealing furnace temperature vacuum degree of PLC automatic control system based on PLC to realize the automatic control of temperature and vacuum degree not only to achieve precise control of the electric machine can avoid the unnecessary losses. In the main part of the thesis, introduces the components and functions of the principle and design of process equipment, using zirconium wire vacuum Annealing process, for example, draw annealing process flow diagram. Then make a list of the PLC input and output point allocation table and of a universal memory allocation table, draw the PLC schematic written PLC program. At the end of the circulating water valve still require the person with manual opening of experience. At last, the paper introduces the fuzzy control principle to wait for backup.
Key Words: vacuum annealing furnace PLC fuzzy control
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真空退火炉PLC自动控制系统设计
目 录
第一章 绪论 ................................................................................................................................. 1
1.1选题背景与研究意义 .......................................................................................................... 1 1.2 国内外研究现状和发展 ..................................................................................................... 1 1.3本文研究的主要内容 .......................................................................................................... 2
第二章 真空退火炉的工作原理与工艺过程分析 ............................................................. 3
2.1真空退火炉的结构分析 ..................................................................................................... 3 2.2 真空退火炉工作原理 ........................................................................................................ 4 2.3技术指标分析 ..................................................................................................................... 5 2.4退火工艺过程分析 ............................................................................................................. 6
第三章真空退火炉PLC控制硬件系统的设计................................................................... 7
3.1 控制系统总体布局 ........................................................................................................... 7 3.2控制系统设计方案 ............................................................................................................. 7
第四章真空退火炉软件系统的设计 .................................................................................... 10
4.1 输入输出分配表 ............................................................................................................... 10 4.2 PLC选型 ........................................................................................................................... 11 4.3 程序流程图 ....................................................................................................................... 12
第五章模糊控制在在循环水与温度控制系统中应用的介绍 ....................................... 16
5.1模糊控制的基本概念 ........................................................................................................ 16 5.2模糊控制实现的步骤与方法 ............................................................................................ 16
总结 ............................................................................................................................................... 19 致谢 ............................................................................................................................................... 20 参考文献 ...................................................................................................................................... 21 附录 ............................................................................................................................................... 22
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真空退火炉PLC自动控制系统设计
第一章 绪论
1.1选题背景与研究意义
我是在南京佑天金属科技有限公司完成我的实习时光的，南京佑天金属科技有限公司从事的是钛、锆、铪的结晶冶炼和丝材的拉制生产的。为了消除丝材拉制过程中产生的内应力，对丝材进行真空退火处理是非常必要的。而采用PLC控制系统可以实现了公司真空退火炉的自动化这样不仅可以实现对真空退火炉的精准控制还可以避开用电高峰让机器晚上自行完成退火任务，既节省能源又能减少人力创造一定的效益。而且如果产品的生产工艺改变了，只要改变程序PLC控制系统又可以继续很好地控制机器完成退火任务。又因为就算在生产环境不好的情况下，PLC还是能够很好地运行,所以PLC得适应能力是毋庸置疑的。PLC能独立完成很多功能，像定时、计数、逻辑运算等等它都能完美完成,而且它还能对算术进行运算，开关量进行处理,模拟量进行控制,为了完成分层控制，还能够与电脑行成网络控制系统。由于PLC形态较小,构造紧密,、轻便、程序设计用时较少,装配与维修简单容易实施,有了这些优点再加上诊断功能,它的可信赖程度非常高。所以,在传统的工业改造与小型电子技术创新的进程里,以前大家用的继电器控制系统,大部分现在都被PLC代替。因此PLC具有很深的潜力,PLC的硬件标准化,并通过各种软件程序来满足不同用户的控制要求。它是实现系统控制的关键部位,多数工程师都很信赖它, 愈来愈多的工业生产问题因为它得到了解决了。过了这么长时间,PLC变成了自动化工业控制的核心装置,并且对各种自动控制设备提供了可靠的控制应用。PLC之所以能成长成现在这个样子,是因为它能够实现安全可信的自动化控制和提供更好的处理方法,可以用来满足当代的工业和厂家的自动化生产需求。把真空热处理方法的PLC技术用在生产上,一定能够让生产出来的产品具有更良好的性能。
1.2 国内外研究现状和发展
当今时代工业技术的飞速发展，国内外都对产品的规格进行了严格要求，另一方面生产量又在不断增加，为了保证通过真空退火处理过的产品的组织结构和机械性能符合对产品的标准要求。在不仅在提高真空退火炉性能的情况下，还能降低能耗这个技术难题引起了国内外业界的广泛关注。在最近的三百年来，一些发达国家从真空退火炉的热源、设备结构、炉温控制系统和退火工艺等各个方面进行了认真的研究。而且还开发出了许许多多的新型产品，像流风机、高温轴、加热元件等等很多。这些创新在提高退火炉加热速度，退火炉温度的均匀性，提升退火产品质量，降低电能消耗耗，总之就是在退火炉的综合技术性能上实现了新的突破。在我国，退火炉平均热效率为百分之五十八，一些发达国家比我国在这个项上要高出百分之八十左右。钢退火炉的容量一般为10吨到40吨不等。通常情况下，1千吨钢年生产需要配备15 到 20台退火炉。用能方式有电，柴油，煤气。间歇式和连续型退火炉，
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