随着自动化技术的飞速发展,军工领域对壳状工件的性能提出了更高的要求。淬火作为壳状工件生产过程中的关键环节,其要求也随之提升。本文针对传统淬火控制系统中存在温度控制不精准、生产效率低、人工劳动强度大等问题,以某军工企业壳状工件淬火生产线为背景,研究并设计一套基于PLC的淬火控制系统。该系统不仅提高了壳状工件淬火温度的控制精准性和淬火过程的自动化水平,而且对提高产品加工质量、削减生产成本具有重要价值。本文首先根据淬火工艺及系统需求分析,设计了壳状工件淬火控制系统方案。其次,以电学和热力学理论为基础,以淬火温度控制问题为目标,分析了每个环节之间的输入-输出关系,分别建立了加热电源及淬火炉的数学模型,同时考虑到壳状工件淬火控制系统的复杂性和工程的可实现性,结合多种控制策略进行研究,最终确定了双闭环串级控制策略结构。由于内环加热电源的输出电压相对于外环温度变化响应速度较快,需要采用实时性较好的PID算法,并针对工程中PID参数不易调节的问题,通过对比工程中常用的Z-N参数整定法,从系统响应时间、抗干扰性能方面进行研究分析,仿真得出基于ITAE优化准则的PID算法更具有优越性,因此内环最终采用该算法实现加热电源的恒压输出。针对外环的淬火温度具有非线性、强干扰、大滞后的特性,采用了自调整因子模糊控制算法实现精准控温。最后,利用MATLAB/Simulink建立控制系统的仿真模型,运行结果表明,系统采用以上双闭环串级控制算法,不仅降低了淬火控制系统的超调量和调整时间,而且增强了系统的鲁棒性。为满足系统达到连续工作的生产需求,且能够在强电磁干扰环境下正常工作,选用技术可靠、指标先进的PLC作为主控器,完成系统下位机设计。为了使工人操作高效且淬火控制系统达到自动化,选用设计自由度高、操作性强的HMI。通过工程实践,实现壳状工件淬火控制系统中淬火温度的有效控制,保证了被加热壳状工件的合格率,提高了系统自动化运行水平。