加热炉区控制的最终目的是保证钢坯在加热 炉区内顺利传输，维持钢坯对轧机的供应量。 依据 加 热 炉 控 制 要 求 ， 系 统 利 用 西 门 子 PLC 实 现 对 下 位 加热炉演示系统的控制， 并通过MCGS软件完成上 位监测系统对加热炉模型的在线 加热炉PLC控制系统
【摘要】本系统以八一钢铁股份有限公司棒材厂加热炉控制现场为背景，设计完成了步进式加
热炉演示系统。 系统采用西门子S7-200系列PLC为核心，通过检测传感器信号，根据加热炉
系 统 选 用MCGS组 态 软 件 制 作 上 位 机 监 测 画 面。 根据设计要求，系统画面包括进钢机、推钢机、 步进梁和出钢机、氧气和煤气管道、报警以及历史 数据和历史曲线所示。 通过系 统运行， 不仅可以实时看到各部件的运行状态，还
收 稿 日 期 ：2012-02-17 基金项目：新疆大学“国家大学生创新实验”项目（101075535） 新疆大学精品课程“微机原理及应用” 新 疆 大 学 “ 国 家 级 特 色 专 业 ” 建 设 －自 动 化 专 业 （TS12537） 作者简介： 李 海 亮 （1990-），男 ，陕 西 米 脂 县 人 ，本 科 ，主 要 从 事 数 据 采 集与控制方面的研究。
根据步进式加热炉工艺流程，设计并制作了 物理演示系统。系统包括进钢机部件、推钢机部件、 步进梁部件、出钢机部件等。 为了保证系统可靠安 全运行，在装置制作中还安装了霍尔开关、到位保 护行程开关及报警灯等装置。其加热炉演示系统如 图1所示。
本 控 制 系 统 选 用 西 门 子 S7 -200 系 列 中 CPU224控制 器作为控制 核心， 同 时 还 扩 展 了1个 EM235模拟量模块。 S7-200 CPU224控制器本身具 有 I/O 点 数 是 14 输 入/10 输 出 共 24 个 数 字 量 I/O 点 ［4］， 用于检测霍尔开关及行程开关信号并控制进钢机、 推钢机、步进梁和出钢机及阀门开关的运行。此外， 系统选用扩展EM 235模块， 实现对加热炉温度的 检测。 系统通过PPI通讯协议实现与上位机通信，完 成对系统监测。 其控制流程如图2所示。 2.2 组态画面设计
在 上 位 监 控 画 面 制 作 完 毕 且 下 位PLC系 统 控 制程序调试结束后， 就可将MCGS监控软件和西门 子PLC相连接进行通讯。 本系统使用西门子PPI通 讯协议， 将下位PLC程序中的变量与MCGS中实时 数据库变量的相互连接，并完成对串口发送数据波 特率，数据位数，串口端口号，数据校验方式等参数 的设定，就可实现系统联调。其系统运行画面如图5 所示。
通过结合八一钢铁公司棒材厂加热炉控制现 场 ， 采 用 在 工 业 生 产 中 实 际 实 用 的 传 感 器 、PLC、 执 行器等工业级元件开发并研制步进式加热炉模拟 演示装 置 。 系 统 不 仅 可 以 实 现 手 动 及PLC进 行 控
制，还可以利用上位机实现实时监测。 该装置结合 实 际 ， 控 制 结 果 直 观 ， 为 过 程 控 制 江南体育、PLC 及 计 算 机 控 制等相关课程的学习提供较好的实验平台。
［1］李雪龙 ，满新梅 ，曹晓岭.八钢棒材轧钢加热 炉 工 艺 特 点 ［J］.新 疆 钢 铁 ，2005， （3）.
［2］钟 小 平 ，唐 彬 ，李 斌 ，陆 大 成.基 于 加 热 炉 步 进 机 械 滚 轮 和 斜 台 面 轨 道 的 有 限 分 析 ［J］.机 械 研 究 与 应 用 ，2010，（3）.
加热。炉型的结构为三段式连续加热，即预热段、加 热段、均热段。加热段和均热段顶部采用平焰烧嘴。
加温方式：预热段利用烟气对钢坯进行缓慢加 热，降低钢坯的热应力；加热段快速加热，减少钢坯 在高温区的停留时间以减少氧化和脱碳；均热段控 制钢坯表面温度不再升高的情况下，消除由于强化 加热而造成的较大断面温差即“黑印”。
加热炉的装、出料方式为侧进侧出。 钢坯在上 料台架上由拉钢机逐根拉至分钢机，输送到炉前装 料辊道上，采用控制炉内悬臂辊道速度的方法使钢 坯在炉内辊道上准确定位，然后由对齐推钢机将钢 坯推到固定梁上，再由步进梁通过后退，上升，前进 和下降正循环一步一步地把加热好的钢坯输送到 炉子的出料端，最后由出料端的炉内悬臂辊道将钢 坯送出炉外。相反，当炉子检修或出现事故时，步进 梁通过上升，后退，下降和前进逆循环，将钢坯由出
棒材厂加热炉加热是棒材加工过程中的一个 重要环节，以步进式加热炉应用最广。 为了保证棒 材产品质量合格，加热炉的燃烧温度以及进出钢控 制是加热炉控制系统的核心。 在钢材生产中，一般 要将钢坯加热到1000℃才可进行加工。 因此由于温 度过高，加热炉一般是一个封闭的环境，人们不可 能在加热炉旁对加热炉内的温度及动作进行监测 和控制。为了使人们更好地了解加热炉内部结构以 及工作情况，本设计以八钢棒材厂步进式加热炉为 背景，设计并制作一种用于工程训练的步进式加热 炉演示系统，用于演示加热炉内部工作情况，这对 于学生综合掌握所学知识，建立对加热炉及复杂工 业生产过程的认识，自主实现模拟工业过程的检测 和控制技术，提高学生创新实践能力和工程实践能
