【摘要】本文简要介绍了长春轨道客车装备有限责任公司步进式加热炉自动控制系统。整个控制系统采用SIEMENS公司S7-300系列PLC；上位机和下位机通过MPI总线网络进行通讯；上位机采用SIEMENS公司WinCC6.0实现整个系统的人机交换。

　　步进式加热炉是长春轨道客车装备有限公司锻造生产线的关键设备。本系统控制过程由计算机和PLC自动完成，具有运行可靠、调试方便等特点，在设备操作、运行、维护等各方面都达到了满意的效果。

　　根据坯料尺寸及生产节拍将步进式加热炉炉体设计成三段，分别为预热段、加热段、均热段。预热段主要是利用高温烟气将坯料预热升温，加热段主要是快速将坯料升温到1150℃，均热段主要是增加坯料的透热时间将坯料断面温差缩小到工艺要求范围。进料时由进料推钢机将坯料推到步进装置待料位，在步进装置待料位安装检测元件检测待料位是否有料，当待料位没有料时允许推钢机自动将坯料向前推动使坯料停在待料位，再由步进装置自动将料装入炉内，出料时根据允许出料信号自动出料。步进装置做正循环运动，即后退上升前进下降，使炉内坯料向出料端运动；步进装置做逆循环运动，即上升后退下降前进，使炉内坯料向进料端运动，坯料返回到炉外待料位置。

　　本系统上位机采用高可靠的工业控制计算机担任，包括研华工控机、19”显示器、打印机和UPS电源；下位机由一套S7-300系列PLC组成江南·体育(JN SPORTS)官方网站，包括一个电源模块（307-1EA00）、一个CPU模块（313-5BF03）、两个数字量输入模块（321―1BL00）、一个数字量输出模块（322-1BL00）、两个模拟量输入模块（331-7KF02）和一个模拟量输出模块（332-5HD01）。

　　上位机通过MPI总线与SIEMENS公司S7-300系列PLC通讯，数据传输率为187.5kbps。计算机留有通讯接口，与厂区其它设备或管理站进行工业以太网通讯。

　　本系统把整个炉体分为三段进行分别控制，实现对加热炉温度及烧嘴工作状态的控制；各监测点的温度记录；燃气压力、助燃空气压力、炉膛压力的显示记录；各传动装置机械动作的控制及联锁、互锁；各温度、压力超限和装置动作故障的报警；工况记录和报表管理。

　　操作系统采用Windows XP中文系统；编程软件采用sI―EMENS公司Step7v5.4版本；监控软件采用SIEMENS公司WinCC6.0版本。以动态画面模拟显示设备的运行状态，跟踪显示炉内温度实时曲线，实时记录温度、压力等过程量，报警及各种故障情况并进行存档。

　　采用连续PID调节方式，由温度检测热电偶、可编程控制器及空气调节蝶阀组成闭环控制系统。通过热电偶检测到的炉膛温度信号与设定值进行比较，经过可编程控制器的PID运算后输出4-20mA信号至空气调节蝶阀的电动执行装置，控制供给各烧嘴的空气流量，比例调节阀又根据空气量自动调节天然气流量，从而控制炉内供热负荷，使炉内温度保持恒定。本系统使用了S7-300中FB41功能块进行PID调整。

　　每个烧嘴配有高压点火变压器和点火电极实现自动点火，配有火焰监测器来监测气体燃烧时产生的离子电流，从而监控烧嘴的燃烧状态。在每个烧嘴前装有一台烧嘴控制箱，在点火过程中，工作人员旋转开关完成自动点火，通过点火变压器的高压输出，点火电极开始点火，同时由烧嘴控制器输出的信号驱动电磁阀开启，如点火成功，火焰监测装置将火焰信号返回烧嘴控制器，烧嘴控制器输出信号将保持电磁阀的开启，如点火失败，无火焰信号返回，烧嘴控制器报警并自动切断烧嘴的燃气供应。当烧嘴因故障熄火时烧嘴控制器也发出报警信号并关闭燃气电磁阀，以免泄露天然气引起安全故障发生。

　　本系统自投运以来，运行十分稳定，所有信号处理及联锁控制均在PLC内自动完成，并可通过上位机进行在线监控及历史记录分析。