现代钢管工业的发展离不开退火炉技术，退火炉的温度控制对无缝钢管质量起着相当的重要性。随着工业技术的发展，对退火炉温度控制的可靠性、稳定性等性能要求越来越高。所以，对退火炉控制系统的研究是非常重要的。本文研究了退火炉监控系统的设计及人机界面的组态，介绍了工控软件组态王6.55和S7-300PLC在退火炉监控系统中的应用。在本课题中，通过对退火炉控制工艺要求的分析设计了退火监控系统的整体结构，设计了控制方案，采用组态王软件设计了退火炉控制系统的人机界面监控程序，人机界面监控具有温度、压力参数设置、温度数据曲线、报警等功能；本文设计的人机界面程序通过与PLC程序通讯调试以后，结果表明，本文所设计的监控程序基本符合控制要求。
目录
1. 绪论 1
1.1课题研究的目的和意义 1
1.2退火炉控制的发展趋势 1
1.3课题的主要研究内容 2
2. 退火炉控制系统的总体方案设计 3
2.1 退火炉的控制要求 3
2.2 退火炉主要技术性能 4
2.3 系统控制方案 5
2.3.1 退火炉控制系统的整体框架图 5
2.3.2退火炉的温度控制系统 5
2.3.3退火炉温度控制算法 6
2.4 控制系统的硬件 7
2.4.1 上位机和下位机 7
2.4.2 温度传感器和压力变送器 7
2.4.3 上位机与下位机的通讯 8
2.4.4 控制系统的PLC模块图 10
3. 上位机监控界面设计 11
3.1 组态王软件的概述 11
3.2监控系统要实现的功能 11
3.3 监控系统程序结构框图 12
3.4 监控系统变量的设计 12
3.5 监控系统画面的组态 16
3.5.1 监控系统画面的编辑 16
3.5.2 监控系统子界面的设计 19
3.5.3 动态对象的组态 21
3.6 管理权限设置 24
4. 调试结果 26
4.1 项目调试 26
4.2 总结 27

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参考文献 29
致谢 30
1. 绪论
1.1课题研究的目的和意义
随着我国现代工业的快速发展，未来将会有更多的钢管工业生产线投入到建设和运营当中去。在现代工业上，通过金属热处理可以有效地改善钢管的质量，使它的韧度得到提升并相应的降低了它的硬度，而退火炉是金属热处理中最重要的设备之一，退火炉的温度控制将直接影响着钢管产品的质量。在退火炉运行过程中，需要检测和控制到的参数较多，但主要都是温度控制。而在温度调节的过程中，一般很难充分考虑到由于环境因素所带来的影响，如果不能及时的调节温度，会严重影响到钢管的质量，所以退火炉的温度控制是退火工艺中相当重要的控制过程。在使用老设备退火炉时，可以发现以下几个问题
控制系统为继电器控制方式；
输出方式主要依靠工人进行手动调节；
缺乏上位机监控、报警和其他计算机软件保护系统；
在采用继电器控制方式实现温度控制的过程当中可以发现炉子运行时温度上下幅度较大，在一定程度上影响了钢管的退火质量，所以为了克服由于继电器控制方式不便所带来的影响，本课题中将采用PID控制方式来实现退火炉的温度控制，保证了退火质量。
在输出方式依靠工人进行手动调节的情况下，需要多个工作人员负责不同的岗位操作，不仅给工作人员带来了不便，严重时，还会影响工程进度，所以本课题中将会采用手/自动切换的方式来进行输出，达到更有效的控制。
在没有上位机监控的情况下，监控人员无法准确的、及时的观察到退火炉的温度变化，并作出有效的参数设置，当出现故障时也无法准确地知道故障点位置，需停止运行操作过程来检查，所以本课题中将选择用组态王软件来作为上位机监控，并在上位机监控中设置一个报警系统，这样可以对发生的故障进行监控和报警，以便工作人员及时的对故障进行排除，确保生产能顺利的进行。再通过与下位机PLC300的通讯实现温度控制和保障系统监控信号及传感器输入信号的组态值的传送。
1.2退火炉控制的发展趋势
本文主要研究钢管退火炉的控制系统。我国退火炉的发展历程主要分为四个阶段：起步阶段—过渡阶段—成长阶段—成熟阶段。伴随着我国工业的快速发展，金属热处理相对于现代工业来说起着关键性的作用，可以说是直接影响着我国工业的发展，尤其是当退火炉的技术研发成功后，我国的热处理技术取得了标志性的成功。退火炉是一种新型换热设备，主要采用纤维结构来达到节能的效果，可以达到节能60%的效果。
目前，退火炉慢慢向着节能这一方向不断的发展着，退火工艺不断日益完善，退火质量不断被提高。而作为工业之一的钢管工业也在快速的发展着，产品规格不断完善，产量持续上升，技术不断进步，特别是进入二十一世纪以来，我国的钢管工业已经跨入了高速发展的领域。
钢管经过热处理后可以改变它的内部组织结构、提高钢的受力性能和降低它的硬度使其工艺性能和使用性能在一定程度上得到完善，因此，退火炉在钢管工业上起着不可代替的作用，将会在以下几个方面的基础上得到更好的发展
（1）在燃料上由原来的燃煤发展为现在所用的天然气；
（2）在控制系统中，由原来的接触器控制发展为PLC控制系统，并从一个纯粹的手动开关式发展成目前的热电偶温度控制；
（3）在退火的环路长度上，通过缩短长度来达到高效率控制的目地；
1.3课题的主要研究内容
本课题主要研究钢管退火炉的控制系统，所以将采用一个上位机来监控退火炉的过程控制。
本课题的主要任务是实现风机控制、炉嘴温度控制、炉嘴状态控制、抽排烟风机控制、炉辊控制以及冷却烟、冷却水的控制，控制方式为手/自动切换，还包括温度数据曲线和报警功能的实现。
主要控制要求如下：
采用PLC300作为下位机系统控制，在下位机中调用PID控制程序来实现退火炉的温度采集，并编写PLC程序实现对风机压力、抽排烟风机压力、水泵压力的采集；控制和检测风机变频器的启停和频率；控制供风管所有执行器的开度大小。
采用组态王软件作为上位机系统控制，设计退火炉监控系统的人机界面程序控制。在目前的工控机中，组态王是数据采集和过程控制的专用软件，而且能支持各种工控设备和常见的通讯协议。本课题设计的退火炉监控系统主要实现将采集到的实际温度、实际压力和风机频率在界面中显示出来，记录报警信息。
2. 退火炉控制系统的总体方案设计
2.1 退火炉的控制要求
本系统退火炉控制主要实现以下控制：连续比例+脉冲控制、脉冲烧嘴控制、烟气循环控制、冷却水供水自动恒压控制、冷却烟冷却水自动控制和隔水冷却水自动控制。具体要求如下：
（1）连续比例+脉冲控制
全炉烧嘴数量为20只，分为5个区控制。1区上控制6只烧嘴，对应控制热电偶为K01s，炉温≤1050℃；1区下控制8只烧嘴，对应控制热电偶为KO1x,炉温≤1050℃，同时1区上和1区下分别对应一个主执行器ZK03s和ZK03x；35区控制6只烧嘴，对应控制热电偶为K03K05，炉温≤1050℃。

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