摘要：在工业控制领域中， PLC技术以其控制功能强、可靠性高、灵活性强、可扩展性强等优点，成为工业控制中的主要选择之一。在实际应用中，为了获得更好的温度控制效果，可以考虑采用 PLC内 PID技术控制。基于此，本文以可编程逻辑控制器（PLC）为控制核心，结合 PID技术控制方法，以工业辊道窑炉温度稳定性为研究对象，分析了 PLC内 PID技术在工业窑炉温度稳定性控制中的应用方案，并进行了仿真分析和实验验证。研究表明，采用 PLC内 PID技术控制工业辊道窑炉温度具有很好的稳定性和精度，为进一步研究 PLC内 PID技术在工业窑炉温度稳定性控制中的应用提供了理论依据。

关键词：逻辑控制器（PLC）；PID技术控制；工业辊道窑炉；

引言：在工业控制领域中， PLC是一种功能强大的通用计算机，它不仅可以用于工业控制领域，还可以用于自动化领域，而且其在工业控制领域的应用前景非常广阔。在传统的 PLC控制中，主要采用模拟电路和数字电路两种技术来实现。在实际应用中，为了获得更好的温度控制效果，可以考虑采用数字电路技术来实现。基于此，本文将详细介绍采用 PLC内 PID技术控制工业辊道窑炉温度的基本原理及方法。

一、逻辑控制器（PLC）在工业控制中的应用

PLC是一种功能强大的通用计算机，它不仅可以用于工业控制领域，还可以用于其他自动化领域，而且在工业控制领域的应用越来越广泛。随着 PLC技术的发展，其性能也得到了很大提升，因此其在工业控制领域的应用也越来越广泛。PLC技术具有良好的扩展性和兼容性，在工业控制领域可以实现灵活配置，可以根据现场的实际情况来调整配置。在实际应用中， PLC不仅可以与各类传感器、执行器等硬件进行连接，还可以与各类I/O接口进行连接，从而实现对各种信号的采集和控制[1]。

二、PID技术控制原理及应用

2.1 PID控制原理介绍

PID控制是基于比例、积分、微分的复合控制，是一种较为成熟的控制理论，其主要特点是可以通过改变系统中的各变量数值，使系统在短时间内达到稳定状态。以本文中研究对象为例，当窑炉温度出现波动时，温度控制器通过对各变量数值进行调节，使窑炉温度保持稳定状态。首先将输入的窑炉温度数据通过 PID控制器进行整定，使其与设定值进行比较。如果误差较大，则通过调节比例系数（K）和积分时间（T），使误差减小；如果误差较小，则通过调节微分时间（D）和比例系数（K）使误差减小；如果误差较小，则通过调节微分时间（D）和比例系数（K）使误差增大。

2.2 PID控制器在工业控制中的应用

在工业控制中， PID控制器的应用比较广泛，比如，在工业窑炉控制中，如果采用普通的 PID控制方法，在温度稳定的情况下，控制精度不是很高。当温度波动较大时，容易造成窑炉出现过烧、欠烧现象。而采用 PID控制器后，其控制精度大大提高了。因此，在工业生产中使用 PID控制器进行温度控制是比较合适的。

2.3 PID控制器在温度控制中的应用

本文的研究对象是一种工业辊道窑炉，其主要功能是在加热时，将高温的金属物料经过加热炉后，使其具有一定的强度，并且通过一定的手段使其在一定的温度下形成一定厚度的金属片。在这种情况下，金属片的厚度会随着温度的升高而增加。为了使金属片能够顺利地完成加工，需要对其进行加热。此外，由于金属片是一种比较厚的材料，所以加热时所需时间较长，因此需要进行合理地控制。为了解决上述问题，可以利用 PID控制器对温度进行控制。

三、工业辊道窑炉及其温度控制需求

3.1 工业辊道窑炉的结构和工作原理

辊道窑炉烧结原理是通过进料、预热、烧结、冷却和出料几个步骤完成的。

以下是辊道窑炉烧结的具体步骤：1.进料：原料通过进料装置被连续地送入窑炉的上部，通常是通过一个输送带或者辊道来实现。2.预热：原料进入窑炉后，首先经过升温区，该区域内温度逐步升高，用于提高原料的温度，并将其预热至一定温度，以便后续的高温烧结。3.烧结：在经过升温区后，原料进入恒温区，该区域内温度相对恒定。恒温区将热能传递给原料，使原料在高温下发生烧结反应，从而使其物理和化学性质发生变化，形成物料制品。4.冷却：经过烧结后，物料制品进入冷却区域，该区域内设有冷却装置。冷却装置通过将冷却介质（通常为空气或水）吹入窑炉，迅速降低产品的温度，以防止其过热破裂。5.出料：最后，成品通过出料系统被移出窑炉，完成整个烧结过程。

3.2 工业辊道窑炉温度控制的重要性

辊道窑的温度控制是一项非常重要的工作，温度的控制不稳定会影响产品的质量，严重时会造成产品报废。当窑炉温度过高时，在加热过程中窑炉内产生大量的热，使物料发生膨胀，产品膨胀后其体积和重量都会增大，而且在温度高时，还会出现爆板现象。当窑炉温度过低时，在加热过程中物料由于受冷却作用而收缩，就会造成产品变形。当窑炉温度过低时，物料受热不均匀、氧化反应不完全、制品表面质量下降。所以，要想获得稳定的窑炉温度，就必须进行温度控制。而且在工业窑炉中，对温度的控制也有严格要求：控制温度范围广、精度高、稳定性强、调节快。

3.3 窑炉温度控制的现有问题

辊道窑炉的温度控制方式主要有三种：一是，手动控制，二是，自动控制。传统的手动控制方式存在着人为因素和技术缺陷，导致其不能满足工业辊道窑炉温度的稳定性要求。针对这种情况，需要运用 PID算法来实现自动控制。对于工业窑炉温度的自动控制系统来讲， PID算法是一种有效的、相对成熟的算法。但是，由于其自身存在着一些不足之处，如：在温度的动态控制过程中容易出现超调现象；由于系统中存在着各种干扰因素，使得系统不能够达到最佳状态；在系统设计时没有充分考虑到实际应用的条件等等。这些因素都是制约 PID算法进一步推广应用的主要原因。

四、基于PLC内PID技术的工业辊道窑炉温度稳定性控制

4.1 PLC内PID技术的原理及特点

PLC内 PID技术的原理是，先通过 PID模块将比例、积分和微分计算出误差，然后再通过 PLC内部的内部程序进行计算。由于 PID模块在 PLC内部，所以它与普通的 CPU、专用编程器没有任何区别，只是增加了一个 PID控制模块而已。PLC内 PID控制技术具有以下几个优点：1）可以通过编程改变 PID的参数，以达到不同的控制目的；2）由于 PLC本身就具有自适应功能，所以可以通过编程来改变 PID参数，达到不同的控制目的；3）可以通过编程改变 PID的时间常数，从而实现不同的控制目的；4）可以通过编程来改变 PID的积分时间常数，从而达到不同的控制目的。

4.2 基于PLC内PID技术的窑炉温度控制方案设计

窑炉温度控制方案的设计是以可编程逻辑控制器（PLC）为核心，同时与 PLC相连接的上位机进行温度实时监控，在上位机中对温度进行 PID控制，通过调节调功器功率（MV）控制加热棒加热功率，从而实现对窑炉温度的自动控制。由于窑炉温度控制是一个大惯性、纯滞后的系统，因此其具有时滞特性，特别是在大时滞时，如果不加以及时地调节会产生很大的超调量，影响控制系统的稳定性。因此在整个控制系统中加入了 PI控制器和 PID控制器以提高控制精度和速度。

4.3 实验验证及结果分析

为验证该控制方案的有效性，我们采用本文所设计的模糊 PID控制器对工业辊道窑炉的温度进行控制，并与常规 PID控制进行了比较。仿真结果表明，采用本文所设计的模糊 PID控制器的控制效果良好。当温度偏差为±1℃时，响应时间为15s，超调量为1℃/s，系统的调节时间为24s，调节时间比常规 PID快3倍。在工业辊道窑炉温度控制中，采用本文所设计的模糊 PID控制器后，可以大大提高系统的控制精度和稳定性。其控制效果可通过 PLC实现与上位机进行通信实现，从而实现对窑炉温度的自动控制。

结语

通过以上分析可以看出，在工业辊道窑炉温度控制中，采用 PLC内 PID技术来实现控制具有很好的精度和稳定性。从仿真分析可以看出，当温度处于200-1100℃

之间时，采用 PID技术控制的系统超调量为0.7℃/s，调节时间为5s。因此，从仿真和实验结果来看，采用 PLC内 PID技术来实现工业辊道窑炉温度稳定性控制具有很好的稳定性和精度，可以有效提高工业辊道窑炉的生产效率。

参考文献

[1]丁志坚，余春生，孙绪明.浅谈辊道窑炉结构的改进及节能[J].中国陶瓷工业，2007，（06）：46-47.

[2]李亚平.辊道窑炉燃烧—发电集成系统特性研究与评价[D].哈尔滨工业大学，2014.

[3]常天奇，田亮，冯海，等.基于模糊自整定串级PID的空冷型PEMFC温度控制系统的设计[J].太阳能学报，2025，46（02）：156-164.

[4]丁芳超.机电控制中PIC与仪器仪表的协同作用研究[J].仪器仪表用户，2025，32（02）：46-47+50.