PLC实现对于大功率中频电炉的自动控制

在热轧钢球一体化的热连轧生产线中，采用大功率中频电炉对钢坯进行加热即钢培透热炉，不仅可以大大提高企业的生产效率，而且还可以极大的减少环境污染和降低能源消耗。由于加热过程的非线性、时变性、温度分布不均性，以及现场环境的恶劣性、嘈杂性、强磁场分布不均性，人工操控加热炉很难准确、稳定地进行加热，普通的嵌入式控制器很难适应现场恶劣的环境，如果选用PLC作为加热炉的控制器，同时配备上位机组态监控软件，既可以保证系统安全稳定的运行，又可以实时监控整个加热过程。结合多年的生产实践之经验在新技术PLC控制系统中应用了3种温度控制侧略。

一、控制系统的功能和要求

中频电炉控制系统，根据加热钢坯的需求，加热炉必须具备以下功能：

①根据钢坯的实际温度和轧机入口温度要求，加热系统要能够为钢坯提供最大200摄氏度的温度；

②由于钢坯温度分布头低尾高，温差大约为50~80摄氏度，控制系统要求能够克服此温差，使加热炉的钢坯温度分布均匀；

③系统应具备手、自动控制两种模式；

④系统工作在自动控制模式时，能够自动采集钢坯温度，并通过调控中频电压将不同温度的钢坯加热到设定的温度值；

⑤系统要具备过载报警、漏电报警等各种报警信息和状态信息。

二、控制系统的硬件实现

中频电炉控制系统的硬件部分主要分为：采样输入部分、PLC控制器和输出执行部分。其中采样输入部分主要包括钢坯温度测量，钢坯移动速度测量，加热炉电压、电流、频率的测量及报警信息输入等。

中频电炉钢坯的温度测量部分安装3个测温仪，1号测温仪为提前测温点，位置设在距离加热炉入口略大于钢坯长度的位置。此测温点主要是扫描采样全钢坯的温度分布；2号测温仪设置在距离加热炉入口500mm前后，此测温点主要是用来记录进入加热炉的确切温度；3号测温仪设置在加热炉出口500mm前后，此测温点主要是用来记录钢坯经过加热炉后出炉温度分布。钢坯移动速度测量是通过测量变频器频率，计算出轨道滚轴的转速，进而得出钢坯移动速度。加热炉的电压、电流、频率的测量通过电压变送器、电流变送器以及频率变送器实现，这样可以减少现场强电部分对控制信号的干扰，保证控制系统稳定可靠的运行。

三、控制系统的软件实现

根据现场实际测量，钢坯的温度分布呈现头高尾低的特点，而且由于钢坯表面受氧化层影响，测试的温度也存在跳变情况，因此在温度采集后进行了相应的滤波处理。另外中频电炉对钢坯的加热效果与钢坯进入加热炉的体积有直接的比例关系，根据钢坯在加热炉中的进行过程，将加热过程分为三个阶段：

1.第一阶段—从钢坯头部进入加热炉到头部出加热炉，炉膛内从空炉无钢坯到逐渐变为满炉连续状态。此过程中，加热炉运行在满载过程。

2.第二阶段—钢坯充满炉膛的过程，此过程是连续匀速的。此过程中，加热炉运行在满载状态。

3.第三阶段——钢坯的尾部进入炉膛到尾部离开炉膛的过程，炉膛内从满炉联系状态逐渐变为空炉无钢状态。此过程与第一阶段相反，加热炉从满载逐渐减为空载。

中频电炉采用PLC后，可实现的功能有：

1.数据实现实时记录、查询、打印等功能；

2.自动调整电源功率温度闭环控制；

3.电炉参数的实时检测与显示；

4.自动预测故障和报警；

5.电炉远程集中控制；

6.自动生成各种报表。