(畢業(yè)論文)PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用

1、PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用i 大連理工大學碩士學位論文題目名稱PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用計：學位論文 54 頁表 格 9 個插 圖 28 幅學位論文完成日期：2004年6月評閱人：江崇吉張志弘指導老師：孫旭東 金文良院（系）主任：劉軍民PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用ii摘要本篇文章主要介紹真空退火熱處理爐的PLC 控制系統(tǒng)設計、制造，以及一些關(guān)鍵技術(shù)的研討。 本論文結(jié)合國內(nèi)外真空熱處理設備的差距，著重研究了PLC 在熱處理真空退火爐自動控制系統(tǒng)設計過程中的應用，并通過大量資料的綜述來闡述PLC 控制系統(tǒng)相對于其他控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。在論文正文部分，詳細介紹了設備的

2、組成部分和功能原理以及設計過程，通過原理圖表現(xiàn)出整個控制系統(tǒng)的工作過程。根據(jù)真空熱處理爐的技術(shù)條件和特點選擇PLC 型號，并列出PLC 的輸入輸出點的分配表以及通用存儲器的分配表。根據(jù)設計的控制流程圖舉例列出梯形圖和電路圖，以便更好了解PLC 應用于控制系統(tǒng)設計的核心作用。另外，對于PLC 和工業(yè)控制機之間的通信問題以及兩臺PLC 之間的通信問題予以編程舉例。最后，結(jié)合現(xiàn)在正在研究的最新理論模糊控制，應用到真空熱處理爐中使設備自動化程度更進一步。綜合各種先進理論，提出比較完善的集散控制系統(tǒng)的設計方案，將對我國熱處理設備的技術(shù)改造具有較高的理論和實用價值。整個文章的目的在于闡述證明PLC 在真空

3、熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用，因此重在介紹設計的方法和優(yōu)勢。設計過程中有不周之處，望廣大科技工作者批評指正。關(guān)鍵字：真空熱處理爐 PLC 模糊控制 通信PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用iiiABSTRACTThe design and fabrication of the control system for vacuum annealing heat-treatment furnace was introduced and some key techniques were discussed in this article.By contacting the difference of h

4、eat-treatment equipment in home and broad, the application of PLC in design procedure for vacuum annealing heat-treatment auto control system was discussed and a plenty of data were applied to describe the advantages PLC control system Vs other control system. In the main parts of this article, comp

5、osed parts of the equipment and functional principle and design process were introduced, and the whole control system working process were described in the principle chart. The PLC type was selected by technique data and characteristic of equipment, and the input/output allocating sheets and common

6、memorizers allocating sheets of PLC were given out. By flow charts, ladder charts and circuit charts were planed, thus, the key effects of PLC in control system can be well understood. furthermore, the communication between PLC and ICM and PLC and PLC were stated by parts of programs. At last, the n

7、ewest theory now fuzzy control theory was involved in the control system design of the equipment to enhance the automation degree. With all sorts of advanced theory now, the better DCS design procedure was given out which would be valuable to the development of technique of heat-treatment equipment

8、whether in theory or in reality.KEY WORDS: Vaccum Heattreatment Furnace PLC Fuzzy ControlCommunicationPLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用iv目次0 前言1 1 真空熱處理爐及其控制系統(tǒng)31. 1 真空熱處理爐的應用分析31. 2 控制系統(tǒng)的應用分析31. 3 P L C 控制系統(tǒng)與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較61. 4 模糊控制理論的應用分析81. 5 研究的內(nèi)容及發(fā)展方向8 2 控制系統(tǒng)總體方案的論證與設計102. 1 重要技術(shù)指標分析102. 2 控制系統(tǒng)方案的確定102. 2. 1 控制系

9、統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)102. 2. 2 控制系統(tǒng)的工作原理及主要功能112. 2. 3 控制系統(tǒng)的主要特點112. 2. 4 控制系統(tǒng)總體布局122. 2. 5 控制系統(tǒng)設計方案122. 2. 5. 1 爐門開關(guān)控制系統(tǒng)122. 2. 5. 2 抽真空控制系統(tǒng)132. 2. 5. 3 溫度控制系統(tǒng)142. 2. 5. 4 報警控制系統(tǒng)142. 3 P L C 控制系統(tǒng)設計原則及內(nèi)容14 3 P L C 控制系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)163. 1 P L C 控制系統(tǒng)硬件設計內(nèi)容163. 2 P L C 的選型確定21 4 P L C 控制系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)234. 1 P L C 控制系統(tǒng)軟件設計步驟234.

10、2 真空爐系統(tǒng)P L C 工藝控制程序234. 2. 1抽低真空生產(chǎn)工藝 P L C 自動程序流程圖254. 2. 2抽中真空生產(chǎn)工藝 P L C 自動程序流程圖274. 2. 3抽高真空生產(chǎn)工藝 P L C 自動程序流程圖284. 2. 4加熱生產(chǎn)工藝 P L C 自動程序流程圖304. 3 P L C 控制系統(tǒng)編程舉例324. 4 P L C 控制系統(tǒng)外部線路圖舉例364. 5 P L C 控制系統(tǒng)的通信問題374. 5. 1硬件協(xié)議374. 5. 2軟件協(xié)議374. 5. 2. 1異或校驗碼的子程序374. 5. 2. 2 P L C 與P L C 之間的通信程序374. 5. 2. 3

11、 P L C 與工業(yè)控制機之間的通信程序384. 5. 2. 4工業(yè)控制機W i n d o w s 環(huán)境下的計算機通信編程39 5 P L C 結(jié)合模糊控制在循環(huán)水和溫度控制系統(tǒng)中的應用435. 1模糊控制的基本概念435. 2模糊控制實現(xiàn)的步驟與方法435. 3模糊控制在溫度控制系統(tǒng)中的應用48PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用v 5. 4用P L C 構(gòu)成模糊控制器的方式49 6 結(jié)論50 參考文獻52 致謝54PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用vi0前言真空熱處理是應用于制造工業(yè)中，為了使工業(yè)產(chǎn)品具備良好性能的必要中間工序。在航空部門，飛機制造的中間工序鈦合金熱處理所需設備為大

12、型真空熱處理爐。國內(nèi)相關(guān)的文章對其控制系統(tǒng)的理論和實際的工作研究的并不多見。這篇文章將結(jié)合實際經(jīng)驗，并建立在前人的基礎上，對先進真空熱處理設備控制予以闡述。對于真空熱處理爐，國外發(fā)展的較為先進，如法國的ECM 公司，俄羅斯爾熱爾夫公司，美國VFS 公司生產(chǎn)的真空熱處理爐均具有較高的性能指標和實用價值。對于爐膛體積大，有效工作區(qū)5立方米以上，爐膛體積10立方米以上的大型真空爐控制系統(tǒng)具備完善的理論基礎和實踐能力。其中，鈦合金熱處理真空爐極限真空度可達到10-4Pa 。溫度控制采用多種方法，自適應PID ，以及模糊控制，小型DCS 控制相結(jié)合。總體上通用性強，系統(tǒng)組態(tài)靈活，控制功能完善，數(shù)據(jù)處理方

13、便，顯示操作集中，人機界面友好，安裝簡單規(guī)范，調(diào)試方便，運行安全可靠，控制效果好，造價低等優(yōu)點50。國外真空熱處理設備均采用PLC 作為控制系統(tǒng)的核心部件，在很大程度上便于今后系統(tǒng)的擴展，能夠適應工業(yè)生產(chǎn)過程的各種需要，是新一代理想熱處理過程自動控制系統(tǒng)產(chǎn)品。我國真空熱處理設備長期處于落后狀態(tài)，國家經(jīng)濟基礎又薄弱，所以目前僅在一些重點企業(yè)和新興企業(yè)得到了根本性的技術(shù)改造和更新，設備也多引進國外生產(chǎn)的真空爐，而大多數(shù)的熱處理車間仍沒擺脫落后狀態(tài)，其中國內(nèi)缺乏大型真空爐的生產(chǎn)廠家，個別也是與國外廠家進行合作并采用國外的先進技術(shù)設計制造，或者國外廠家在國內(nèi)興辦獨資企業(yè)。由于許多技術(shù)均有差距，如制造大

14、型爐殼的剪板機和卷板機國內(nèi)鮮有，即使生產(chǎn)出能夠保持有效工作區(qū)尺寸的爐殼，同樣尺寸的抽真空系統(tǒng)卻難以保證生產(chǎn)零件過程中所需的真空度，以及抽高真空的擴散泵所用的泵油難以達標2等等。而且國內(nèi)有一些陳舊的設備正在使用，由于基本上可以滿足使用要求，故還沒有進行更新?lián)Q代。因此，也不可能在短時間內(nèi)都得到全面更新。例如飛機制造行業(yè)，由于飛機零件體積大，所需材料特殊（鈦合金），熱處理過程中又不允許氧化，所以只有擁有高真空度的大型熱處理真空爐才能滿足要求，而國內(nèi)很多廠家只能生產(chǎn)中小型的熱處理真空爐。同時，對于大型真空爐的控制需要的技術(shù)也較為嚴格。國內(nèi)有些真空熱處理設備仍采用硬接線方式，就是用導線將繼電器連接起來，

15、并按一定的邏輯關(guān)系控制各種生產(chǎn)機械。但是對于復雜的控制系統(tǒng)，如果某一繼電器18損壞或某一對觸點接觸不良，都會影響整個系統(tǒng)的運行，查找故障也很困難。另外，生產(chǎn)工藝如果變化，控制系統(tǒng)的元件和接線也需要大的變動，改造工期長，費用高。再有，許多設備沒有自診斷功能，需要技術(shù)人員一點一點去查找故障。無疑這些很大程度都影響了工期。這些年，國內(nèi)對于某些自動化技術(shù)方面的發(fā)展已經(jīng)有了長足的進步，有的已經(jīng)達到了國際先進水平，但是能否將這些技術(shù)整體化，生產(chǎn)出各項具有自動化先進水平元器件控制先進的大型自動控制設備尚需時日。為了改善國內(nèi)的工業(yè)自動化水平，不少廠家已經(jīng)花很大物力、人力進行研究，將會生產(chǎn)出越來越多的令人滿意的

16、自動化產(chǎn)品。其中包括真空熱處理處理設備所需要的觸摸屏式工業(yè)控制計算機20、各種溫度傳感器、真空壓力傳感器1、PLC 可編程序控制器、液體流量傳感器、繼電器、接觸器、固態(tài)繼電器、單片機、各種電磁閥、大型機械泵、大型羅茲泵、以及熱輻射的加熱裝置等等。再有就是普遍提高專門從事此項專業(yè)研究的工程技術(shù)人員和理論研究人員的專業(yè)水平，國家對此也投入大量的資金。對于飛機制造 行業(yè)，由于我國的國防建設正在加大力度，針對飛機各大組裝件，對于工業(yè)熱處理增加其性能顯得極為重要。這就要求要有一個能夠滿足要求的控制系統(tǒng)作為保證，以更先進的控制方法為基礎，從理論和實踐兩方面發(fā)展。由于原有的設備控制系統(tǒng)較為落后的現(xiàn)狀，這也決

17、定了我國熱處理設備發(fā)展必須要走根本性更新和設備技術(shù)改造兩條道路。因此，加快熱處理設備技術(shù)更新的步伐，提高熱處理產(chǎn)業(yè)的整體素質(zhì)是我國熱處理行業(yè)的當務之急。 對于真空熱處理設備控制系統(tǒng)的研究，可以尋找到與國際水平的差距，提高工程技術(shù)人員的技術(shù)水平。對從事理論研究的技術(shù)人員提供一定的理論基礎，采用怎樣的控制系統(tǒng)可以進行自動查找故障，并在關(guān)鍵時刻能夠及時簡單處理，以保護設備。采用怎樣的控制方法可以更好地滿足真空爐的爐溫均勻性，采用怎樣的抽真空設備可以達到極高的真空度，以至生產(chǎn)出質(zhì)量過關(guān)的鈦合金零件等等，從而在熱處理方面能夠滿足先進的熱處理工藝，生產(chǎn)出像高性能殲擊機這樣的大型工業(yè)產(chǎn)品。PLC 在真空熱處

18、理爐控制系統(tǒng)中的應用viiPLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用11真空熱處理爐及其控制系統(tǒng)1.1真空熱處理爐的應用分析熱處理是工業(yè)一個分支。真空熱處理的目的并不脫離熱處理本身，它是熱處理的一個分支，主要目的是為了防止工件在加工過程中產(chǎn)生氧化和脫碳。將真空技術(shù)應用于熱處理爐，幾乎可實現(xiàn)全部熱處理工藝。諸如淬火、退火、回火、滲碳，氮化。不銹鋼、耐熱合金經(jīng)熱處理退火后，不僅可獲得光亮或光潔的表面，而且與空氣下退火相比，還能提高表面的耐腐蝕性能。真空爐很適合工、模具的熱處理。由于加熱速度較慢，因而工件淬火后變形較小。一般情況下，其使用壽命均較其他熱處理提高幾倍，甚至幾十倍。在航空工業(yè)中，如機翼大梁、

19、起落架、高強螺栓等結(jié)構(gòu)件，如在空氣爐中處理，工件要脫碳；在鹽爐中處理，又必須嚴格的清洗，否則會引起工件的腐蝕。然而，真空熱處理是很理想的。經(jīng)真空熱處理后，強度提高，而可塑性和韌性沒有明顯變化，沖擊疲勞壽命提高1.52.4倍，拉伸疲勞壽命提高1.63.5倍2?？梢?，在真空狀態(tài)下完成熱處理工藝，不僅滿足基本的熱處理要求，而且還會不同程度提高零件的加工質(zhì)量。真空熱處理工藝需要溫度和抽真空控制。溫度控制34有較強的理論基礎，使用單片機13、PLC 、工控機，甚至模擬儀表都可以進行控溫。但對于抽真空設備，要求的性能指標比較高，國內(nèi)對此研究的論文不多見，對于它的控制也是個待進一步研究的課題。1.2控制系統(tǒng)

20、的應用分析對于真空熱處理爐各項技術(shù)關(guān)鍵如真空度、溫度、循環(huán)水、爐門的開關(guān)以及報警等采用怎樣的控制系統(tǒng)呢？20世紀后半葉，由于計算機、通信19、控制、儀表15、軟件等技術(shù)的飛速發(fā)展，不僅產(chǎn)生了多種多樣的自控產(chǎn)品，也豐富了人們進行自控設計的思路和方案。接著出現(xiàn)了許多種工業(yè)控制系統(tǒng)，下面依次給予介紹：（1）集散控制系統(tǒng)文獻50講述了一個小型真空爐集散控制系統(tǒng)24的設計方法，將對本篇論文有一定的借鑒作用。集散控制系統(tǒng)是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來，初期的功能以回路調(diào)節(jié)為主。隨著微處理器和單片機的出現(xiàn)，它把順序控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集、過程控制的模擬量儀表和過程監(jiān)控裝置等有機地結(jié)合在一起，形成了新一代的集散控制

21、系統(tǒng)。真空熱處理爐由于各部分控制系統(tǒng)工作時獨立控制，而又互相關(guān)聯(lián)。因此，對于整個系統(tǒng)來說，應該有一個控制的核心使得各部分能夠相互協(xié)調(diào)，這就是集散系統(tǒng)中的集中管理。而對于各部分控制系統(tǒng)，由于它們的控制方法各有不同，因此也就體現(xiàn)集散系統(tǒng)中的分散控制。很早以前，人們就將真空技術(shù)應用到熱處理行業(yè)當中。但是當時控制系統(tǒng)的水平還很落后，因此長期以來很大程度制約了真空熱處理技術(shù)的發(fā)展。（2）繼電器控制系統(tǒng)在上世紀70年代末，由于集散系統(tǒng)的出現(xiàn)，真空熱處理控制技術(shù)有了很大跨度。但是由于單片機的局限性，傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)是針對一定的生產(chǎn)機械、固定的生產(chǎn)工藝而設計，采用硬接線方式安裝而成，只能完成既定的邏輯控制、定

22、時、計數(shù)等功能，即只能進行開關(guān)量的控制。一旦改變生產(chǎn)工藝過程，繼電器控制系統(tǒng)必須重新配線，因而適應性差，且體積龐大，安裝維修均不方便。（3）計算機控制系統(tǒng)隨著工業(yè)控制計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機圖形顯示在中小型的控制系統(tǒng)中得到了廣泛應用，對系統(tǒng)來說，用圖形來顯示被控對象在操作過程中的狀態(tài)，清晰明了，形象直觀。結(jié)合當今軟件發(fā)展趨勢，利用VB 作為平臺開發(fā)圖形監(jiān)控軟件。VB 為應用程序的使用提供了完備的文本和圖形功能。如果在程序中將文本當作可視化的元素，則其大小、形狀、顏色都可以看到，這就能增強所提供的信息的可視性。 同時，VB 在設計時還提供了一些有很大靈活性的圖形功能，包括添加通過顯示一連串圖像所

23、實現(xiàn)的動畫23。在工業(yè)控制中采用友好人機對話界面，并采用專用控件與PLC 進行通訊14。這次真空熱處PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用2理爐控制系統(tǒng)的設計就是采用編寫程序顯示了真空度，溫度，循環(huán)水傳感器的值以及整個真空爐系統(tǒng)的外觀圖。此外，它還能夠提供各種數(shù)據(jù)采集和控制功能，能夠和工業(yè)對象的傳感器、執(zhí)行機構(gòu)直接接口，是能夠在工業(yè)環(huán)境可靠運行的計算機系統(tǒng)。工業(yè)控制機是由通用微機推廣應用發(fā)展而來，硬件結(jié)構(gòu)方面總線標準化程度高，品種兼容性強，軟件資源豐富，特別是有實時操作系統(tǒng)的支持，故對要求快速，實時性強，模型復雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但是，使用工業(yè)控制機的人員技術(shù)水平要求較高，一般應具有一

24、定的計算機專業(yè)知識。工業(yè)控制機在整機結(jié)構(gòu)上尚不能適應惡劣的工作環(huán)境。因而，不如PLC 那樣容易推廣。（4）PLC 可編程序控制系統(tǒng)現(xiàn)在的真空熱處理爐控制由于采用PLC ，并應用了微電子技術(shù)和計算機技術(shù)，各種控制功能是通過軟件來實現(xiàn)的，只要改變程序，就可適應生產(chǎn)工藝的改變，因而適應性強。它不僅能完成邏輯運算、定時、計數(shù)等功能，而且能進行算術(shù)運算，因而既可進行開關(guān)量控制，又可進行模擬量控制，還能與計算機聯(lián)成網(wǎng)絡，實現(xiàn)分級控制。況且PLC 體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，開發(fā)周期短，安裝和維護18工作量小，PLC 還有自診斷功能，其可靠性極高。因此，在用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的過程中，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)

25、，大多數(shù)被PLC 所取代。因此PLC 可編程序控制器已經(jīng)深入真空熱處理控制技術(shù)，可編程序控制器的硬件標準化和通過各種各樣的軟件程序33滿足了用戶不同的控制要求。它作為控制系統(tǒng)的核心，使得許多工程技術(shù)人員得心應手，解決了越來越多工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵問題。長期以來，PLC 之所以處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設備提供了非常可靠的控制應用。其主要原因在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適用于當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要25。PLC 為了滿足和提高冶金方面真空熱處理技術(shù)，其主要用途為20：順序控制是應用最廣泛的領(lǐng)域，比如PLC 在熱處理真空爐爐門控制系統(tǒng)中的應用

26、22，關(guān)于這方面將在以后的章節(jié)中詳細介紹。通訊控制包括PLC 的通訊包括PLC 之間的通訊，PLC 與上位計算機和其他智能設備之間的通訊。真空熱處理爐控制系統(tǒng)之間的通訊就涉及到上訴兩種通訊方式。PLC 和計算機具有通信接口，用雙絞線、同軸電纜或光纜將它們聯(lián)成網(wǎng)絡，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。PLC 與計算機之間的通訊，一些PLC 生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標準總線。這篇文章所介紹的真空熱處理爐控制系統(tǒng)的設計由于控制柜距離控制終端很近，并沒有采用這項技術(shù)，也是為了節(jié)省經(jīng)費。采用串口通信方式進行通信，過去在DOS 操作系統(tǒng)下一般使用匯編語言開發(fā)制作。隨著Windows

27、操作系統(tǒng)的普及應用，數(shù)據(jù)采集及工業(yè)控制等軟件的開發(fā)也上升到Windows 環(huán)境下。采用 VB 控件MSComm 3035開發(fā)Windows 下的采集和工業(yè)控制通信程序3132十分方便，尤其軟件 界面設計非常便捷，編程工作量小，開發(fā)周期短，特別適合非計算機專業(yè)的工程技術(shù)人員掌握和使用28。對于PLC 可編程序控制器的控制算法，真空爐泵體抽真空可采用開環(huán)控制4，而溫度控制則采用閉環(huán)控制4，閉環(huán)控制的優(yōu)點是采用了反饋，因而使系統(tǒng)的響應對外部干擾和內(nèi)部系統(tǒng)的參數(shù)變化均不敏感。當然，在系統(tǒng)優(yōu)化過程中，抗干擾措施還是必不可少的27。這樣，對于給定的控制對象，有可能采用不太精密且成本較低的元件構(gòu)成精密的控制

28、系統(tǒng)6。開環(huán)情況下，就不可能滿足這一點12。對于溫度控制系統(tǒng)，采用數(shù)學方法建立數(shù)學模型5，并且分類為線性環(huán)節(jié)和非線性環(huán)節(jié)7。除了對系統(tǒng)固定非線性數(shù)學模型進行線性化，還可利用參考模型，或進行系統(tǒng)辨識，確定最終數(shù)學模型，并確定調(diào)節(jié)器參數(shù)，以及反饋機構(gòu)中將測量的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量8。將系統(tǒng)數(shù)學模型確定后，需要進行系統(tǒng)仿真9。采用模擬量模塊功能控制真空熱處理爐各項物理參數(shù)。例如：溫度、壓力、流量、行程，并提供閉環(huán)控制功能。例如簡單的溫度控制系統(tǒng)干燥箱就是以閉環(huán)控制得以實現(xiàn)，溫度由熱電偶測量，產(chǎn)生與溫度成比例的電壓的裝置將反饋回來的電壓與參考電壓相對比。兩者之差進行放大，控制加熱裝置電流，以致控制干燥箱

29、溫度。另外，采用PLC 控制多路信號，溫度、真空度，而且將設備分區(qū)控制，采用時分復用技術(shù)，可以節(jié)省資源。控制器的設計，是閉環(huán)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。由于將系統(tǒng)部件最初連接起來形成的數(shù)學模型，在頻域研究時， 通常是不穩(wěn)定的， 需添加控制器來彌補。PID 已經(jīng)是一項較為成熟的技術(shù)，但對于具體的系統(tǒng)，算式各參數(shù)的確定是設計者最初應該做的?，F(xiàn)代的PLC 具有數(shù)學運算（包括矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳遞、轉(zhuǎn)換、排序和PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用3 查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以與存貯在存貯器中的參考值比較，也可以用通訊功能傳送到別的智能裝置，或者將它們打

30、印制表。數(shù)據(jù)處理一般應用于大、中型控制系統(tǒng)，如柔性制造系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)和機器人的控制系統(tǒng)。相對于真空熱處理爐控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，PLC 控制系統(tǒng)需要以下模塊：處理器模塊：配備大容量內(nèi)存，為滿足實時控制的要求而優(yōu)化設計， 除了一般的I/O掃描和控制、遠程數(shù)據(jù)交換外，支持大型的集成控制、通訊、并行運算、處理器獨立后臺程序和處理器輸入中斷等功能。這種靈活的結(jié)構(gòu)允許多個處理器、網(wǎng)絡以及I/O在一個機架中搭配使用而沒有限制。信息協(xié)處理器模塊：讀取主處理器的數(shù)據(jù)表和狀態(tài)文件，或通過高級語言程序?qū)?shù)據(jù)寫入處理器，程序可以在實時多任務環(huán)境下以及獨立于PLC 處理器的方法，單獨協(xié)處理器中運行。高級語言協(xié)處理器

31、：通過C 和Basic 的接口來進行復雜的計算和算法實現(xiàn)。網(wǎng)絡適配模塊：在現(xiàn)場總線與處理器之間提供通訊接口，以便PLC 處理器和I/O模塊進行遠程的數(shù)據(jù)交換。具有特殊功能的I/O模塊：許多公司在其產(chǎn)品中提供了溫度控制模塊。這些模塊的設計考慮了特殊行業(yè)的需要，使得復雜的控制功能以模塊化的方式得以解決，提高了可靠性和專業(yè)水平。傳統(tǒng)PLC （也可簡稱硬PLC ）由于其模塊化，可靠性高、抗干擾能力強，適用于惡劣的控制現(xiàn)場。但是其通用性和兼容性并不好，所以如果能用軟件代替其硬件功能也是PLC 自身發(fā)展的一項趨勢。PLC 是專為工作現(xiàn)場應用環(huán)境而設計的，結(jié)構(gòu)上采用整體密封或插件組合型，并采用了一系列抗干擾

32、措施，在工業(yè)現(xiàn)場使用有很高的可靠性，PLC 是由電氣控制廠家研制出來的，采用梯形圖語言編程，使熟悉電器控制的技術(shù)人員易學易懂，易于推廣。但是，由于PLC 的運行方式不同于工業(yè)微機，微機的很多軟件不能直接應用。PLC 的標準化程度較低，各廠家的產(chǎn)品不通用，因此在開發(fā)上不如工業(yè)控制機那樣有基礎3。1.3 PLC控制系統(tǒng)與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較（1）PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)的比較見表1.1。Tabel1.1 the contrast between PLC controlled system and relay controlled system比較項目

33、 繼電器控制系統(tǒng) PLC控制系統(tǒng)控制功能的實現(xiàn) 由許多繼電器，采用接線的方式來完成控制功能 各種控制功能是通過編制的程序來實現(xiàn)的對生產(chǎn)工藝過程變更的適應性 適應性差。需要重新設計，改變繼電器和接線 適應性強。只需對程序進行修改控制速度 低?？繖C械動作來實現(xiàn) 極快?？课⑻幚砥鬟M行處理 計數(shù)及其他特殊功能 一般沒有 有安裝，施工 連線多，施工繁 安裝容易，施工方便可靠性 差，觸點多，故障多 高，因元器件采用了篩選和防老化等措施壽命 短 長可擴展性 困難 容易維護 工作量大，故障不易查找 有自診能力，維護工作量小PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用4結(jié)論：由于PLC 控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比具

34、有無法比擬的優(yōu)點，因此，在今后的控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被PLC 控制系統(tǒng)所替代是大勢所趨。（2）PLC 控制系統(tǒng)與計算機控制系統(tǒng)的比較20世紀60年代，由于小型計算機的出現(xiàn)，有人試圖用小型計算機來取代當時占統(tǒng)治地位的繼電器系統(tǒng)，結(jié)果沒獲成功，代之的卻是PLC 的出現(xiàn)。通用計算機與PLC 本身在工作目的、原理和方式上都存在著較大的差異，其比較結(jié)果見表1.2。結(jié)論：一般情況下，在工業(yè)自動化工程中采用PLC 可靠、方便、易于維護。進入20世紀70年代，采用微處理器的工業(yè)控制機出現(xiàn)了，它與PLC 共同推動著傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造。經(jīng)過長時間的技術(shù)改造和較長時間的實踐，人們又發(fā)現(xiàn)，PLC 與一1.

35、2 PLC控制系統(tǒng)與通用計算機控制系統(tǒng)的比較Table1.2 the contrast between PLC controlled system and universal computer controlled system比較項 通用計算機控制系統(tǒng) PLC控制系統(tǒng)工作目的 科學計算，數(shù)據(jù)管理等 工業(yè)自動控制工作環(huán)境 對工作環(huán)境的要求較高 對環(huán)境要求較低，可在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場工作工作方式 中斷處理方式 循環(huán)掃描方式系統(tǒng)軟件 需配備功能較強的系統(tǒng)軟件 一般只需簡單的監(jiān)控程序采用的特殊措施 掉電保護等一般性措施 采用多種抗干擾措施，自診斷，斷電保護，可在線維修編程語言 匯編語言，高級語言如：BA

36、SIC ，C 等 梯形圖，助記符語言，SFC 標準化語言對操作人員的要求 需專門培訓。并有一定的計算機基礎 一般的技術(shù)人員，稍加培訓即可操作使用對內(nèi)存的要求 容量大 容量小價格 價格高 價格較低其他 若用于控制，一般需自行設計 機種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng)般工業(yè)控制計算機相比，PLC 還是有著較強的優(yōu)勢，其原因是PLC 專為在工業(yè)環(huán)境下的應用而設計，在PLC 中采用了如下的硬件和軟件措施： 光電耦合隔離和R-C 濾波器，有效地防止了干擾信號的進入。 內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。 采用優(yōu)良的開關(guān)電源，防止電源引入的干擾。 具有良好的自診斷功能，可對CPU 等內(nèi)部電路進行監(jiān)測，一旦出錯，立

37、即報警。 對程序及有關(guān)數(shù)據(jù)用電池供電進行后備，一旦斷電或運行停止，有關(guān)狀態(tài)及信息不會丟失。 對采用的器件都進行了嚴格的篩選和簡化，排除了因器件問題而造成的故障。 采用了冗余技術(shù)進一步增強了可靠性。對某些大型的PLC 還采用了雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或三CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)。隨著構(gòu)成PLC 的元器件性能的提高，PLC 的可靠性也在相應地提高。一般PLC 的平均無故障時間可達幾萬小時以上。某些PLC 的生產(chǎn)廠家甚至宣布，今后生產(chǎn)的PLC 不再標明可靠性這一指標，因為對PLC 來講這一指標已毫無意義了。經(jīng)過大量實踐人們發(fā)現(xiàn)PLC 系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大多是由于PLC 的外部開關(guān)、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)

38、引起的，而不是PLC 本身發(fā)生的。另外，PLC 程序設計簡單，易學易懂易維護，更適合于工程技術(shù)人員。因此，PLC 在工業(yè)控制中獲得了極大的成功，成為工業(yè)控制中的主流。但是必須指出的是：計算機在信息處理方面還是優(yōu)于PLC ，所以在一些自動化控制系統(tǒng)中，常常將兩者結(jié)合起來，PLC 做下位機進行現(xiàn)場控制，計算機做上位機進行信息處理。計算機與PLC 之間通過通信線路實現(xiàn)信息的傳送和交換。這樣PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用5相輔相成，構(gòu)成一個功能較強的完整的控制系統(tǒng)。（3）PLC 控制系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)的比較由前所述可知，PLC 是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。而集散控制系統(tǒng)DCS 是由回路儀

39、表控制系統(tǒng)發(fā)展起來的分步式控制系統(tǒng)，它在模擬量處理、回路調(diào)節(jié)等方面有一定的優(yōu)勢。而PLC 隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，無論在功能上、速度上、智能化模塊以及聯(lián)網(wǎng)通信上，都有很大的提高。并開始與小型計算機聯(lián)成網(wǎng)絡，構(gòu)成了以PLC 為重要部件的分步式控制系統(tǒng)。隨著PLC 網(wǎng)絡功能的不斷增強，PLC 與PLC 及計算機的互聯(lián)，可以形成大規(guī)模的控制系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)高速公路上掛接在線通用計算機，實現(xiàn)在線組態(tài)、編程和下裝，進行在線監(jiān)控整個生產(chǎn)過程，這樣就已經(jīng)具備了集散控制系統(tǒng)的形態(tài)，加上PLC 價格和可靠性優(yōu)勢，使之于傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)相互競爭?？梢?，將工業(yè)控制機和PLC 控制系統(tǒng)相結(jié)合以及DC

40、S 的介入可實現(xiàn)實時和離線控制的合并，可以很好地滿足真空熱處理爐的控制要求。1. 4模糊控制理論的應用分析1.5研究的內(nèi)容及發(fā)展方向總體上來講，由先進的控制方法指導的控制系統(tǒng)能夠節(jié)省生產(chǎn)周期，生產(chǎn)出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。需要生產(chǎn)的真空熱處理設備的控制系統(tǒng)能夠適應工業(yè)生產(chǎn)過程的各種需要，提高自動化水平和管理水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源消耗和原材料消耗，提高勞動生產(chǎn)率，保證生產(chǎn)安全，促進工業(yè)技術(shù)發(fā)展。為了和先進國家水平接軌，為了了解我國真空熱處理爐控制技術(shù)與國外先進技術(shù)的差距和如何縮小這種差距，在控制系統(tǒng)各種元件的生產(chǎn)上均要提高它的性能，是我們這次研究的主要目的。我們這次研究的主要內(nèi)容是，首先簡要介紹真

41、空熱處理爐的特點以及各部分的工作原理，接著論述PLC 設計的步驟和編寫控制系統(tǒng)的程序框圖，并討論工控機與PLC 25之間以及PLC 和PLC 之間的通信問題。最后利用模糊控制理論對增強整個設備的自動化水平進行剖析。但是，在編寫之前，必須對設計的整體方案和設備會使用哪些元器件，以及如何搭配，最終實現(xiàn)怎樣的功能都要有所了解。需要解決的問題有以下幾個方面：（1） 開關(guān)量的邏輯控制主要來自于真空組件的控制線路，也就是利用PLC 控制接觸器的觸點，從而控制真空組件的開關(guān)。（2） 直線和圓周運動控制直線運動指的是爐門的開關(guān)，在軌道上運行為直線運動。在關(guān)上爐門后，為了防止在生產(chǎn)過程PLC 在真空熱處理爐控制

42、系統(tǒng)中的應用6中出現(xiàn)異常，再使爐門旋轉(zhuǎn)鎖住。（3）閉環(huán)過程控制4-912對于溫度控制，采用的就是常用的閉環(huán)PID 自適應控制。（4）數(shù)據(jù)處理1317將真空熱處理爐各部分系統(tǒng)的參數(shù)進行采集，通過算法運算，轉(zhuǎn)化為輸出量進行控制。（5）通訊控制結(jié)合熱處理工藝，在工業(yè)控制機和PLC 之間以及PLC 和PLC 之間采用相應的通信程序并將它們聯(lián)系起來形成必要的主從控制。1. 6本文的主要工作通過闡述PLC 和真空熱處理爐控制系統(tǒng)相結(jié)合進行設計，并提出整體思路。根據(jù)真空熱處理工藝特點確定了各部分工作原理，并繪出示意圖。由真空熱處理爐的各部分技術(shù)指標確定設備控制系統(tǒng)的各個部件，并將各個部件根據(jù)設計思路進行連接

43、。綜合所有外圍部件，分配好PLC 的輸入/輸出表。最后進行軟件設計，設計抽真空的工藝流程，編寫PLC 梯形圖程序，外圍電路的設計和PLC 與上位機的通信程序等等。最后，鑒于設備的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的閥門仍需手動開啟，故設想采用模糊控制進行控制，解決冷卻循環(huán)水的自動控制問題。PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用72. 控制系統(tǒng)總體方案的論證與設計2.1 重要技術(shù)指標分析(1熱處理溫度分析由于熱處理工藝人員提供的零件熱處理溫度分別為480，520，600，650，750，因此設定真空爐使用最高溫度為850。鑒于K 型熱電偶在這個范圍內(nèi)測量溫度較為準確，能夠符合要求，且比較經(jīng)濟實惠，故選用該種熱電偶。

44、使用PLC 作為控制溫度的核心部件，控制算法為自適應PID ，這種算法對于多區(qū)溫度控制有缺陷。故設想采用模糊控制，并對此進行了理論研究。詳細論述見第6章。(2有效工作區(qū)分析由于真空爐體為臥式圓柱型，實際爐膛體積為10立方米，而有臺車來回進出以用于裝載工件，有效工作區(qū)為4200×1400×1200mm （長×寬×高），鑒于有效工作區(qū)較長，因此設定為6個加熱區(qū)。(3真空度分析經(jīng)過熱處理工藝人員提供的零件處理真空度最低要求為6.6×10-2Pa ，為了在工作時留下一定余量工作真空度范圍為6.6×10-2Pa 6.6×10-3Pa

45、，在沒有工件空爐升溫時需要極限真空度為1.3×10-3Pa 。如何滿足真空度的要求，需要質(zhì)量過關(guān)的執(zhí)行部件和嚴謹?shù)目刂品椒ā?(4其他技術(shù)指標（1）漏氣率1. 5×10-2升帕/秒；（2）工作區(qū)爐溫均勻性±10（在工作范圍內(nèi)）。整個真空爐系統(tǒng)投入運行前按HB5354進行檢測爐溫均勻性；（3）抽真空速度6.6×10-1Pa 20分鐘；6.6×10-2Pa 25分鐘；1.3×10-3Pa 120分鐘；（4） 升溫速度200/小時2.2控制系統(tǒng)方案的確定(1 上位機：選用工業(yè)控制機，對整個系統(tǒng)自動編程, 編程結(jié)果輸入PLC, 并且進行實時監(jiān)

46、測，故障顯示，畫面顯示。(2 下位機： 選用兩臺PLC 可編程序控制器實現(xiàn)整個系統(tǒng)的直接自動控制。一臺用于抽真空自動循環(huán)系統(tǒng)和爐門的控制，第二臺用于自動控制加熱。(3 控制柜：用于安裝可編程控制器，控制線路及其操作面板。(4 溫度傳感器：測量爐內(nèi)溫度（使用K 型熱電偶）。(5 壓力傳感器：測量爐內(nèi)真空度（使用從國外引進的）。(6 固態(tài)繼電器：用于加熱控制執(zhí)行部件。(7 電磁閥：用于各條管道的抽真空執(zhí)行部件。(8 水流量傳感器：檢測水流量的大小。(9 各種泵體：用于抽初級真空的機械泵，用于抽中級真空的羅茲泵，用于抽高真空的擴散泵，用于循環(huán)水控制的水泵。(10 電機：用于控制爐門的開關(guān)。(11 其

47、他部件：電阻絲和隔熱屏，以及爐底板等。PLC 在真空熱處理爐控制系統(tǒng)中的應用（1）真空熱處理爐控制系統(tǒng)工作原理：首先，將預定工作的PLC 及被控制的真空熱處理上電，并向工業(yè)控制機發(fā)送準備就緒信號。此后，利用工業(yè)控制機啟動整個系統(tǒng)的控制運行。工作過程中，PLC 一方面實現(xiàn)與工業(yè)控制機之間的數(shù)據(jù)通信，一方面控制真空熱處理爐的正常運行。當PLC 接收到工業(yè)控制機發(fā)出的數(shù)據(jù)提取命令后，就把采集到的真空熱處理爐工作情況，如爐內(nèi)真空度、溫度、冷卻水狀態(tài)以及各部件的開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)向工業(yè)控制機發(fā)送，當數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，PLC 又繼續(xù)控制真空熱處理爐。PLC 對設備的控制主要是通過接觸器、固態(tài)繼電器等電氣元件組成

48、的外圍電路來控制氣壓閥、真空泵、電阻絲等各項部件的運行、送氣操作、到限與故障報警。而工業(yè)控制機一方面把接收到的數(shù)據(jù)處理并顯示，另一方面則等待第二個時鐘中斷信號的到來，準備發(fā)出下一個提取數(shù)據(jù)的命令和接收發(fā)來的數(shù)據(jù)。控制系統(tǒng)設計為一臺工業(yè)控制機連接兩臺PLC ，將定時提取每一臺PLC 數(shù)據(jù)，輪流往復地控制兩臺PLC 工作。（2）真空爐控制系統(tǒng)主要功能： 監(jiān)測功能：對真空爐的溫度、真空度、水開關(guān)狀態(tài)、模塊輸出功率等參數(shù)進行檢測，監(jiān)視； 顯示功能：可顯示真空爐各種控制參數(shù)和運行狀況，以及溫度工藝的設定，實際運行曲線和參數(shù)； 管理功能：隨時將數(shù)據(jù)存盤，作為生產(chǎn)的原始記錄，以便保存和查閱； 通信功能：工業(yè)

49、控制機和PLC 可編程控制器之間的數(shù)據(jù)和信息交換以及兩臺PLC 之間的數(shù)據(jù)和信息交換； 數(shù)據(jù)處理功能：系統(tǒng)可自動對采集的信號進行運算處理，并輸出相應的控制量； 控制功能：根據(jù)操作前相應的設定值，進行升溫和保溫，并擁有手動和自動兩套控制系統(tǒng)，采用PLC 自動控制時使手動控制失效，但自動過程中出現(xiàn)故障便轉(zhuǎn)為手動； 報警功能：操作面板以畫面形式和聲光信號形式對各種參數(shù)越限或設備狀態(tài)異常進行報警。（1）在結(jié)構(gòu)上采用小型集散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了“分散控制，集中管理”，克服了“危險集中”的缺點；（2）上位機和下位機相對獨立性強。聯(lián)機時，彼此按一定協(xié)議互通信息。脫機時，下位機可獨立實現(xiàn)工藝過程控制，上位機此時可

50、以離線進行數(shù)據(jù)處理或日常生產(chǎn)管理；（3）上位機可遠離操作現(xiàn)場，提高了系統(tǒng)抗干擾性能，同時改善了操作員的工作環(huán)境，上位機用奔騰3處理器。功能完善，方便管理；（4）下位機用可編程序控制器，具有很強的抗干擾能力，能在比較惡劣的運行環(huán)境中長期可靠運行，便于控制操作；（5）采用順序控制抽真空，單回路閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)，提高測溫和控溫精度；（6）報警系統(tǒng)完善，既可圖像顯示，又可有聲光報警信號，為設備的正常運行提供了可靠的保證。設備總體以PLC 作為控制核心，工業(yè)控制機作為監(jiān)督和顯示。利用熱電偶返回溫度信號，通過與設定值比較輸出可控脈沖給固態(tài)繼電器來控制溫度。利用真空傳感器返回真空度信號，然后根據(jù)真空度的數(shù)值

51、進行下一部工作，并驅(qū)動電磁閥和真空泵使爐膛達到所需真空度。對于循環(huán)水傳感器進行監(jiān)測，當出現(xiàn)報警狀態(tài)時及時進行處理。通過控制循環(huán)水閥門和循環(huán)水泵的開啟協(xié)調(diào)整個廠房所有真空爐的用水量。通過PLC 程序控制爐門的直線開關(guān)和旋轉(zhuǎn)開關(guān)。總體布局示意圖如圖2.1所示。在圖中虛線以內(nèi)還沒有通過PLC 進行控制，這是我們下一步改造的目的。 9Figure2.1 the main layout of control system控制系統(tǒng)共分為供電系統(tǒng)，抽真空控制系統(tǒng)，加熱控制系統(tǒng)，爐門開關(guān)臺車進出控制系統(tǒng)，循環(huán)水控制系統(tǒng)。而供電系統(tǒng)為手動操作。故只介紹另外4種系統(tǒng)設計方案。臺車上鋪爐底板，上邊裝載工件，臺車進出

52、和爐門開關(guān)用限位開關(guān)進行限位，使用PLC 進行編程。具體原理見圖2.2。Figure2.2 The principle of opening and closing of furnace door 10圖2.3 抽真空系統(tǒng)工作原理Figure2.4 The principle of temperature control system操作步驟是用PLC 進行編程，由機械泵，羅茲泵進行抽初中級真空，擴散泵準備。取到達一定真空度和擴散泵準備好的較長時間打開擴散泵。具體原理見圖2.3。工業(yè)控制機給出命令，由PLC 進行控制，由于真空爐較大，為了保證工藝要求的爐溫均勻性，需要分成六區(qū)控溫，使用十二支熱

53、電偶采集六區(qū)溫度信號，（每區(qū)二支，一支用于控制，一支用于監(jiān)測），轉(zhuǎn)化為電信號后傳輸?shù)絇LC 可編程控制器。根據(jù)工藝設定的溫度速率及內(nèi)部的自適應PID 控制算式，以及各區(qū)溫度相互比較的總體控制，計算出各區(qū)所需的脈沖觸發(fā)信號，觸發(fā)各區(qū)的固態(tài)繼電器，使其導通，真空爐電阻絲得電，進行輻射加熱。溫度顯示反映在工業(yè)控制監(jiān)測管理程序上。工作原理見圖2.4。PLC檢測到設備故障，通知工控機輸出錯誤代碼。而且，使得操作面板上報警指示燈閃爍，報警振鈴鳴叫。工作原理見圖2.5。 11Figure2.5 The principle of alarm control system各個系統(tǒng)中，PLC 與執(zhí)行部件和反饋部件

54、之間是PLC 的外圍控制電路。這里由于篇幅關(guān)系，并沒有畫出。循環(huán)水系統(tǒng)由于沒有采用PLC 控制，故這里沒有畫出工作原理圖，工作原理圖詳見第5章。2.3 PLC控制系統(tǒng)設計原則及內(nèi)容最大限度地滿足真空爐的控制要求，也就是真空度穩(wěn)定性以及溫度均勻性控制在允許范圍之內(nèi)。在滿足控制要求的前提下，力求使真空爐控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，操作方便。系統(tǒng)設計簡單主要是為了維修方便，操作方便是為了提高工作效率。保證真空爐控制系統(tǒng)運行可靠，對于系統(tǒng)的運行要能夠滿足自動控制的要求。即能夠穩(wěn)定工作，系統(tǒng)誤差小，沒有過載現(xiàn)象，能夠編程來檢查故障。考慮到今后生產(chǎn)的發(fā)展和熱處理工藝的改進，在設計容量時，應考慮適當留有進一步發(fā)展的

55、余地。擬定真空爐設計的技術(shù)條件，它是整個設計的依據(jù)。技術(shù)條件一般由用戶提出，鈦合金熱處理零件最重要的要求就是真空度范圍和溫度均勻性要求。主要技術(shù)條件如第2章的技術(shù)指標。選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥、真空泵、繼電器、接觸器等執(zhí)行機構(gòu)，測量反饋機構(gòu)如溫度傳感器和真空度傳感器等。選定PLC 的型號，型號的選定主要是滿足真空爐的控制要求，當然也要考慮性能價格比。編制可編程控制器的輸入/輸出分配表，這其中包括接觸器的常開常閉觸點的條件輸入和控制電磁閥的接觸器的控制輸出，以及熱電偶和真空度傳感器的輸入和控制固態(tài)繼電器的脈沖輸出。根據(jù)真空爐系統(tǒng)設計的要求編寫軟件規(guī)格說明書，然后再用梯形圖語言進行程序設計。為了能夠更好檢測和管理設備運行，要進行工控機人機界面設計，增強人與機器之間的友善關(guān)系。設計操作臺，安裝每一工步的手動按鈕和指示