D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.05.0M5 第25卷第5期 北京科技大学学报 Vol.25N0.5 2003年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2003 马弗炉钢丝热处理的计算机控制及仿真 杨晶王立童莉葛王勇 北京科技人学机械学院，北京100083 摘要开发了一种用于钢丝热处理过程的自动控制系统和相应的模拟系统.控制系统山 控机和可编程逻辑控制器(PLC)组成.控制系统软件包括组态程序、加热模型程序、PLC逻 辑控制程序和数据作，该控制系统可以根据产地、产品规格和工艺要求控制马弗炉和铅浴炉 的温度，或调整钢丝的拉迷以适应当前马弗炉的温度，获得最佳热处理效果和产量.模拟系 统包括模拟软件，燃烧数学模型软件和两块数据采集卡， 关键词热处理：钢丝：白动控制：模拟仿真：马弗炉 分类号TP230 在钢丝的生产流程中，热处理是一个相当重 进行控制，但缺点是内存较小、计算能力不强 要的工艺过程，它对钢丝成品的质量有着重要的 工控机恰好具有PLC所不具备的优点：它具有人 影响).传统钢丝马弗炉所能加热的钢丝直径比 机交互界面和很强的计算能力，可以方便地求解 較固定，如果钢丝直径变化较大，在马弗炉作 复杂的数学模型.由亚控公司开发的组态软件 制度·定的情况下，钢丝出炉时的温度就会有较 “组态王”(Kingview)运行于工控机上.亚控公司 大偏差，钢丝内晶体组织就达不到规定的要求， 提供了该软件与西门子公司的PLCSP7-200的/ 从而影响钢丝的质量水平和生产效率，本文开发 O接口驱动器程序，使两者的优点可以结合 了适用于马弗炉一铅浴钢丝热处理工艺的自动控 起来， 制系统Muffle1..0.考虑到控制系统的适应性和应 当使用仿真系统代替受控对象时，PLC的输 用开发速度，本文还开发了与之相适应的仿真软 出通道接在由两块台湾凌华公司生产的PCI9118 件模拟现场设备的运行，以实现控制系统的离线 HG数据采集卡组成的仿真硬件对应的输入通道 控制，检测控制系统的控制效果.该软件用当前 上，PLC的输入通道接在仿真硬件对应的输出通 比较流行的开发软件Delphi作为开发平台，并使 道上.T控机和PLC之间通过~根带有RS232/ 用了凌华公司开发的基于ActiveX技术的组态控 RS485转换功能的PPI电缆进行通信，工控机~ 件，经验参数存储和物性计算时采用了Microsoft 方面可以通过组态软件的驱动程序读取PLC内 公可的SQL Server7.0作为数据库支持. 存中的变量信息(PLC发送给设备的控制信息和 计算机 1系统体系结构 PPI电缆 输出 PLC Muffle1.0控制的示意图如图1所示.h两块 数据采集卡来模拟被控设备的运行，为了结合 输入 装汽 PLC和微型计算机的优点，Muffle1.0控制系统采 装置2 装置3 州了上位机和下位机进行分级控制，工控机为上 位机，PLC为下位机.PLC运行时很稳定，比较容 马弗炉和浴炉 温度 易接收和输出数字量、模拟量，对继电器等硬件 传感器 收稿1期2002-11-22杨品女，41岁，刷我投 图1控制系统示意图 *教行部科学技术[究重点项目(No,00020) Fig.1 Schematic of the control system第 2 5 卷 第 5 期 2 0 0 3 年 1 0 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i ty o f S e i e n o e a n d eT c h n o of gy B e ij i n g V 匕1 . 2 5 N o . 5 O C t . 2 0 0 3 马弗炉钢丝热处理 的计算机控制及仿真 杨 晶 王 立 童莉 葛 王 勇 北 京科技 大学 机械 学院 , 北 京 10 0 0 8 3 摘 要 开 发 了 一 种用 于钢 丝 热处理 过程 的 自动 控制 系统 和相 应 的模 拟 系统 . 控制 系统 由 l _ 控机 和 可 编程 逻 辑控制 器 (P L C ) 组 成 . 控 制系 统软 件包 括组 态程 序 、 加 热模 型程 序 、 P L C 逻 辑 控制 程序 和数 据库 . 该控 制系 统 可 以根 据产 量 、 产 品规格 和工 艺要求 控制 马 弗炉和 铅浴 炉 的温 度 , 或 调整 钢丝 的拉 速 以适应 当前马 弗炉 的温度 , 获得最 佳 热处 理效 果和产 量 . 模拟 系 统 包括 模拟 软 件 , 燃 烧数 学模 型 软件和 两 块数 据采 集卡 . 关键词 热 处 理 ; 钢 丝 ; 白动 控制 ; 模拟 仿真 : 马 弗炉 分类号 T P 2 3 0 在 钢 丝 的生 产流 程 中 , 热 处理 是 一个 相 当重 要 的工 艺 过程 , 它对 钢 丝成 品 的质 量有着 重 要 的 影响 l ’ , ” . 传统 钢 丝 马弗 炉所 能加 热 的钢 丝 直 径 比 较 固定 , 如果钢 丝 直 径变 化 较大 , 在 马 弗炉 工 作 制度 1 定 的情 况 下 , 钢 丝 出炉 时 的温度 就会 有 较 大偏 差 , 钢 丝 内晶体 组 织 就达 不 到规 定 的要求 , 从而 影 响钢 丝 的质量 水 平 和生产 效 率 . 本 文开 发 了适用 于 马弗 炉一 铅浴 钢 丝 热 处理 工 艺 的 自动 控 制 系统 M u fn e l . O . 考虑 到控 制 系 统 的适 应性 和 应 用 开发速 度 , 本 文还 开发 了与 之相 适应 的仿真 软 件 模拟现 场 设 备 的运 行 , 以实现控 制 系统 的 离线 控 制 , 检测 控 制 系统 的控制 效 果 . 该软 件 用 当前 比 较 流行 的开 发 软件 D e lP hi 作 为 开 发平 台 , 并使 用 了凌华 公 司开 发 的基 于 A ct i ve X 技术 的组 态控 件 , 经验 参 数 存储 和 物性 计 算 时采 用 了M i er os o ft 公 司 的 SQL S e vr er 7 . 0 作 为 数据 库 支 持 , 进行 控 制 , 但 缺 点是 内存较 小 、 计 算 能 力不 强`3] . 工控 机恰 好 具有 P L C 所 不具 备 的优 点 : 它具 有人 机交 互界 面 和很 强 的计算 能力 , 可 以方便地 求解 复 杂 的数 学模 型 ’ 41 . 由亚 控 公 司开 发 的组 态软 件 “ 组态 王 ” ( iK n vg ie w ) 运 行 于工 控 机 上 . 亚控 公 司 提 供 了该 软件 与 西 门子 公 司 的 P L C S P 7一 2 0 的 I/ O 接 口 驱 动 器 程 序 , 使 两 者 的 优 点 可 以 结 合 起 来 . 当使 用仿 真系统 代 替受 控 对象 时 , P L C 的输 出通道 接 在 由两块 台湾凌 华 公司 生产 的 PCI 9 1 18 H G 数据 采 集卡 组成 的仿真 硬件 对应 的输入 通道 上 , P L C 的输 入 通道 接 在 仿真 硬件 对 应 的输 出通 道 上 . 工 控 机 和 P L C 之 间通 过 一 根 带有 R S 2 3 2/ R s 4 85 转 换 功 能 的 P PI 电缆 进行 通信 , 工 控 机 方 面可 以通 过 组 态 软件 的驱 动 程序 读 取 P L C 内 存 中的变 量信 息 ( P L C 发 送 给 设备 的控 制 信 息和 1 系统 体 系 结构 M u if el . 0 控 制 的示 意 图如 图 1 所 示 . 由两 块 数 据 采 集 卡 来模 拟 被 控 设 备 的运 行 . 为 了结 合 P L C 和 微 型 计算 机 的优 点 , M u m e l . 0 控 制 系统 采 用 了 卜位机 和 下位 机进 行 分 级控制 , l二控 机 为 上 位 机 , P L C 为下位 机 . P L C 运行 时 很稳 定 , 比 较 容 易接 收 和输 出数 字量 、 模 拟量 , 对 继 电器 等 硬件 收稿 1 期 2 0 02 一 1 一 2 杨 品 女 , 41 岁 , 副教授 * 教育 部科 学技 术研究 重 点项 目 ( N 以 00 0 2 0) 计算机 装置 1 装置 装置 3 2 马弗炉和铅浴炉 温度 传感器 图 1 控制 系统 示意 图 F ig . l S e h e m a t i e o f t h e e o n t r o l s y s t e m DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2003. 05. 045