新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂
摘要：在有些工业生产过程中，需要对生产时使用的温度进行精确控制，这种精确控制要求，需要使用加热炉的温度控制系统来满足生产的需要。
关键词：加热炉；温度控制；PLC；应用
1.前言
PLC系统是一种现在工业级控制系统，使用可编程控制器在温度系统的控制中，能够实现对温度精确控制，以此来满足工业生产的需要。
2.可编程控制器系统的加热炉控制系统构成
在加热炉温度控制系统主要构成有四个方面的内容，一个是温度传感器构成，另一个是加热炉，还有一个是固态继热器构成，最后一个是主控系统构成。在使用的加热炉中对温度的控制流程主要是如下：首先是对温度的收集工作，采用收集温度信息需要依靠传感器，并且在收集到温度信息以后还需要转换成为电信号进行传输，PLC控制系统在收集到传感器传输的温度信息以后，把这种电信号转换成为数字信息传递到整个系统中，PLC对相应的传输动态温度信号进行处理，并且使用PID对其进行计算，再把控制信息传输到固态继电器输入端，由控制端来决定是否对加热炉继续加入，使用这样的一套流程控制，以此来实现温度有效控制。在这个温度控制系统中。PLC控制系统是该系统中的核心部位，使用可编程控制器系统主要是对相应的参数设定，并且对信息处理，使用传输信号来实现系统温度控制。
3.可编程控制器系统的流程设计
为了满足在工业的使用过程中对温度的要求，对可编程控制器控制系统进行改进，这种改进以后能够实现对温度控制效率的提高。在设计完成以后是对仪器的初始化，初始化工作完成以后是对模块的相应检查工作，使用这样的检查工作来保证加热炉温度控制能够正常运行。在完成初始和检查工作以后，可以根据工厂使用要求对系统输入相应的参数。数据设置完成以后可以对加热炉的启用，在初始启动过程中需要不断测试加热炉水的温度，并且使用测定温度值和SP进行相比较，同时在开展这项工作过程中还需要对PID的调节，以及对SCR的调节。最后的工作内容中是根据加热炉中的温度和系统中SP数据进行几何计算，以此来比较之间存在的差异，比较完成差异以后还要根据实际情况的需要对控制系统进行相应的调试工作[1]。
4.可编程控制器系统调试和处理
4.1可编程控制器系统软件设备调试
在可编程控制器的软件设备存储主要是在PC机上，因此在开展的调试工作主要是从这个方面开始，开展调试工作可以分成三个步骤来完成：（1）开展软件调试过程中首先需要对工艺生产需要的温度进行分析，只有经过分析以后才能够掌握准确设置参数；（2）在掌握输入的数据信息以后，还需要使用编程方式把参数输入到PC机中，输入相对的数据信息以后，是对数据开关的调整，以此来保证运行的合理性；（3）完成参数输入工作以后，是开展检测工作，检测工作的开展主要是对PLC系统中的每一个运行部件开展检测，并且对运行功能开展测试，检测所获得数据还需要和标准数据相对照，对照主要作用是造出形成偏差的原因，并且根据原因采用针对性方法来整改。对于在完成可编程控制器系统程序编写过程中，要做到对工作认真仔细，尽量减少因为操作失误造成的误差。
4.2可编程控制器系统硬件调试
在对可编程控制器硬件的调试工作，对于硬件性能检测主要是通过实验室检测来完成。对于开展实验室检测硬件设备不可能对所有的设备都进行检测，因此检测时采用抽样检测法。采用抽样检测法首先是选定检测目标，在可编程控制器系统硬件检测过程中，可以选定一个硬件系统为检测目标。选定目标以后还需要对检测对象的各个系统单元部件做检测工作，主要是检测各个部件是否满足检测要求，接下来的工作是对软件和硬件开展检测工作。通过调控各个配件的数据的偏差来不断地完善PLC的硬件的配置，使得系统的硬件的调控能够满足工业生产的需要。
5.问题分析
5.1硬件连接过于冗杂，维修难度大
原温控方式并未采用DeltaV控制系统来直接控制，而是依靠控制器UDC731进行控制，它位于现场控制盘内，是DeltaV系统与现场温度值的一个中间设备。如果现场温度控制器损坏，将无法控制加热炉温度。当出现温度控制故障时，繁杂的硬件连接也给故障检修带来了难度。
5.2备件订购困难，价格高昂
原温控回路的设备属于20世纪90年代产品，维修配件已经停产，订购替代产品需要相当长的时间，且价格高昂。由于加热炉是关键设备，长期停运会造成生产无法进行，影响气田整体产量。
5.3缺乏远程手动控制，应急现场操作风险高
原温度控制器处于现场控制盘内，操作员在中控室无法实现手自动切换，也不能手动输出阀门开度，一旦出现自动控制失效的情况，操作员必须到达现场才能将控制器由自动转为手动，这既增加了操作员的工作风险，又减缓了应急处理速度。
6.系统优化方案
61采用DeltaV系统控制代替原现场温度控制器
优化后的加热炉温度控制方式如图2所示，使用DeltaV控制系统直接控制加热炉温度，取消了UDC731控制器，将温度变送器TT-3823直接连接到DeltaV控制系统的I/O输入模块，作为现场温度值TI-3823的输入。控制阀TV-3817和PV-3818连接到DeltaV控制系统的I/O输出模块上，作为阀门开度调节值TC-3823的输出。从而实现控制集成化，解决备件问题。
6.2利用DeltaV系统冗余，开发新的温控程序
利用现有DeltaV控制系统冗余量，在系统里面组态新的温度控制程序，该程序包括温度设定值SP的计算部分和单闭环PID控制部分，温度设定值SP的计算部分主要是基于设备保护和无扰切换考虑，其具体计算方法如下：
（1）PID手动时，SP（温度设定值）跟随PV（加热炉现场温度反馈值），以实现手自动无扰切换。
（2）PID自动时，入口SDV（主流程天然气入口关断阀）没有打开的情况下，如果输入SP减20和PV差值的绝对值大于20，则SP跟随PV。
（3）PID自动时，入口SDV没有打开的情况下，如果输入SP减20和PV差值的绝对值小于等于20，则SP为控制器的实际设定值。
（4）PID自动时，入口SDV打开的情况下，如果输入SP和PV差值的绝对值大于20，则SP跟随PV。
（5）PID自动时，入口SDV打开的情况下，如果输入SP和PV差值的绝对值小于等于20，则SP为控制器的实际设定值。PID控制部分和原温度控制器的原理是一样的，关键在于用DeltaV控制系统内的软件组态代替原有的现场独立控制模块。
6.3增设远程手动控制模式
在新的加热炉温度控制程序中增设远程手动控制模式，中控操作员在确认无影响启动的警报和生产流程满足启动条件之后，将控制器TIC-3823转到手动模式，将空气控制阀TV-3817和燃气控制阀PV-3818调整到合适开度，点击加热炉启动按钮，启动流程开始运行。启动成功后，中控操作员将控制器TIC-3823转回自动模式，就可以根据需要设定温度值。
7.结束语
在对PLC系统使用在温度控制系统研究中，主要是对温度控制系统流程研究，在分析流程的基础上融合可编程控制器的功能，以此来实现温度控制的目的。对于该系统的研究过程中还有着很多需要完成的内容，使可编程控制器更好服务温度控制，以此来满足工业生产时对温度的需求。
参考文献：
[1]吕科东.基于RBF神经网络PID控制在加热炉温度控制系统中的应用[A].天津市电子工业协会.天津市电子工业协会2019年年会论文集