热处理电炉集散控制系统

测量结果表明 , 彩色分析仪采用积分球测量液晶
显示器的白场色品坐标和亮度 , 具有较高的精度 ห้องสมุดไป่ตู้ 且结
构简单 ,方便易行 。使彩色分析仪不仅可以测量 CR T
彩色显示器 ,还可一机多用 ,测量液晶显示器 。
表
(亮度单位 :cd/ m2)
BM - 5 彩色亮度计 CA —100 彩色分析仪 备注
序号 色品坐标 亮度 色品坐标 亮度
系统软件采用 VC 6 5. 0 编程 ,运行于 Windows98 操作系统环境 ,充分利用了面向对象 、多任务 、多线程 的软件设计方法 。
打开 、保温段炉温超过设定范围 、允差保温段炉温超 差 、炉温超过工作温度上限 、提前出炉预报警 、出炉预 报警 、提前出炉报警 、出炉报警 、运行中断 、仪表通讯异
3. SR50 系列仪表参数设定 可以实现上位机与
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1 智能仪表温度测量准确度
±(0. 25F·S % + 1 字)
2
热电偶分度号
S、R、B、K、N、E、J 、T 等
3
智能仪表温度测量范围 0 —1800 ℃(与所选热电偶分度号有关)
4
可编程工艺段数
1～10 段
5
工艺段长度
0～9999 分钟
6 电炉供电额定电压 、最大工作电流 3 相 380VAC ±10 %、180A
关键词 热处理 PID 调节器 集散控制系统
二 、硬件组成及技术指标
一 、前言
主要技术指标见表 1 。
工件的 热 处 理 是 机 械 加 工 过 程 中 的 重 要 工 序 之
表1
一 ,热处理电炉的控制水平在整个产品质量控制中具 序号
指标名称
技 术 指 标
有举足轻重的地位 。目前大多数热处理车间的电炉温 度控制仍在使用电子电位差计 (圆图表) 和交流接触 器 ,从准确度 、控温水平及自动化程度等各方面均难以 满足现代产品生产的要求 ,在一定程度上限制了企业 的发展 。为此我们开发了热处理电炉集散控制系统 (请参看本刊本期广告) 。
测量与设备
该系统由工控计算机 、RS - 485 通讯转换接口 、智 部分组成 。将工艺文件编辑部分以单独的可执行文件
能 PID 调节器 (智能仪表) 、三相调功模块 、开关量输入 模块 、开关量输出模块 、模拟量输入模块 、打印机等组 成 。连接框图如图 1 。
从控制软件中独立出来 ,允许将本软件的工艺编辑程 序安装在另一台商用机上 ,而承担过程控制的工控机 中可只安装过程控制程序 。提高了工艺管理的严肃
6 01279 01306 10 01277 01304 918
参考文献 [ 1 ] 吴继宗 ,叶关荣编著 1 光辐射测量 1 机械工业出版社 ,1992
热处理电炉集散控制系统
徐 军 刘圣德 郝桂龙
(泰安智能仪器仪表厂 ,泰安 271000)
摘 要 本文简要介绍了热处理电炉计算机集散控制系统 ,该系统实现了热处理工艺的图形化编辑和热处理电炉加 热过程的自动化控制与记录 。实践证明 ,使用该系统后电炉的测控水平有了很大的提高 。
程序界面主要有以下窗口 : 1. 电炉工艺 显示各电炉已装载的工艺 ,在显示 工艺的基础上 ,可修改 、重装电炉工艺 ,并可启动电炉 投入运行 。 2. 温度仪表盘 显示温度仪表模拟盘 ,可同时显 示各仪表的温度和工作状态及各淬火槽的槽液温度 。 3. 运行记录曲线 动态显示电炉运行时的温度变 化曲线 。若在电炉配置中允许记录功率曲线 ,则可以 同时显示功率曲线 。若在电炉配置中允许记录工艺设 定曲线 ,则可以同时显示工艺曲线 。 4. 运行参数表 动态显示当前运行电炉的各种参 数 ,包括电炉参数 、温度参数 、工艺参数等 。 5. 事件记录表 显示记录当前电炉运行过程中的 各种事件的发生时间 、事件名称等信息 。 程序具有完善的报警功能 。包括电炉启动 、炉门
月 02 日 22 时 904 井 式 炉 电 工 钢 处 理 退 火 AR03 - 择等 。
9802. Rcd”。历史记录中包括记录曲线 、功率曲线 、工
升、降温自适应功能选择的作用 :目前绝大多数的智
艺曲线 、事件记录表等 ,可通过“历史记录”菜单项进行 能 PID 调节器 ,在升 、降温调节过程中均以给定的目标
测量与设备
各智能仪表的全部通讯功能 ,如参数设置 、数据读写 、 工作状态切换等 ,不但完全替代仪表前面板上的各种 按键操作 ,而且由于增加了详细的中文说明 ,比面板操 作更加直观 、快捷 、方便 。为系统安装 、调试 、扩展 、维 护等提供了一种更高级的仪表操作工具 。
4. 工艺标题设置 用于设置工艺标题的数目及内 容 ,用户可根据需要最多设置 10 个工艺标题 。
四 、结论
该系统采用计算机集散控制系统 ,对热处理电炉 实行集中控制和管理 ,实现了生产过程的自动化 ,提高 了现代化生产水平 。具有较高的测控指标和自动化水 平 ,既适用于新建项目的电炉设备配套 ,也适用于传统 热处理车间的技术改造 。
7
功率控制方式
三相半控桥 周波过零或移相
8
电炉分段加热 、测控段数
1～3 段
9
控制电炉台数
1～32 台
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x
y
L
x
y
L
1 01316 01356 206 01316 01356 206
2 01309 01340 160 01307 01338 157
3 01300 01324 120 01301 01337 118 定标点
4 01292 01315 80 01293 01314 79
5 01283 01311 40 01281 01309 38
确信该电炉已正确装入所希望运行的工艺后 ,按下“启 条件的不同 ,这种方式有可能导致下一保温工艺段的实
动”单栏中的“启动”选项 ,该电炉立即按既定工艺投入 际运行时间不足或超长。根据热处理工艺的要求 ,应当
运行 ,对于带有风扇电机的井式炉 ,风扇电机将同时启 以指示温度 ( PV) 是否达到设定温度 (SV) 作为判断升 、降
名是由软件自动命名的 32 位长文件名 ,包含了工艺开
2. 软 件 功 能 设 置 包 括 RS —485 通 讯 口 选 择
始运行的日期 、时间 、炉号 、炉名 、工艺名称 、工序 、工艺 (COM1 - COM4) 、升 、降温自适应功能选择 、报警输出
编号等重要信息 ,查找起来一目了然 ,如 “: 1999 年 12 功能选择 、预报警提前时间 、淬火槽液温度监测功能选
动运行 。同样 ,按下“启动”菜单栏中的“中断”选项 ,即 温过程是否结束并转入下一工艺段的判据。以升温过程
可很方便地中断该电炉的运行 (井式炉的风扇电机同 为例 ,在选择“升、降温自适应功能”的情况下 ,若因各种
时停止运行) 。
情况导致在规定的时间内炉温未能升到本工艺段的目标
程序为用户提供了方便的系统参数设置功能 。包 温度 ,上位机将适当延长本工艺段时间 ;若工艺段时间未
整个软件由“工艺编辑程序”和“过程控制程序”两 常 、缺相/ 电源故障 、断偶报警等事件 。各种报警通过
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测量与设备
报警铃声的不同响/ 停时间间隔加以区分 ,并记录在事
件记录表中 。
程序对电炉的每次工艺控制过程都进行了详细记 数 。电炉配置可方便地完成各项信息的设置 ,如电炉
录 ,记录内容存放在程序所在文件夹 (目录) 所属的“ \ 与仪表地址的对应关系 、辅助模块各开关量配置信息
Record”子文件夹之下 ,形成“历史记录文件”。其文件 等等 。
保存在多个工艺文件中 。工艺文件的作用是便于控制
程序的直接查询调用 ,既可简化现场的工艺输入 ,又可
提高工艺管理的严肃性 。
3. 2 热处理过程控制程序
工控计算机选用研华 IPC - 610 系列 ,作为系统的 上位机 ,通过 RS - 485 现场总线实现与各智能 PID 调 节器 、各 I/ O 模块的通讯 ,并实现控温过程的温度曲 线 、功率曲线的自动记录 。智能 PID 调节器采用日本 岛电公司的 SR50 系列 ,作为系统的下位机 ,按照上位 机给定的工艺数据进行现场炉温测量与调节 ,亦可脱 离上 位 机 单 独 运 行 。由 PID 调 节 器 输 出 的 4mA ～ 20mA 控制信号送入三相调功模块 ,通过移相或过零调 节方式来调节电炉的加热功率 ,达到精确的控温效果 。 为提高操作安全性 ,在电炉加热主回路串入三相交流 接触器 ,由炉门信号和电炉运行信号共同控制 ,确保炉 门打开时主回路电源的完全切断 。炉门开关信号通过 开关量输入块 ADAM - 4053 输入上位机 ,完成炉门状 态的监测 。开关量输出模块 ADAM - 4050 将上位机 产生的各种报警信号输入到各控制柜和主控制室 。模 拟量输入模块 ADAM - 4018 采集槽液热电偶温度信 号输入上位机 ,完成对各种油槽 、水槽温度的测量与显 示。
性 、方便性和系统工作可靠性 。
3. 1 热处理工艺编辑程序
本系统提供了简单易学 、直观快速的工艺文件编
辑工具 。工艺文件的创建与编辑工作是通过“工艺编
辑程序”来实现的 。它以图形化方式对工艺文件进行
编辑和管理 。工艺数据被保存在硬盘上文件名为“ 3 .
art”的工艺文件中 ,如有必要 ,可将工艺进行分类 ,分别
打开 、查看或打印 。
温度和工艺段 (程序步) 时间按照线性关系定时调整设定
为了使用的方便 ,电炉控制程序提供了两种装载 温度 (SV) 。工艺段一旦运行到规定的时间 ,将自动转入
运行工艺的方法 ,一种是从已编制好的工艺文件中选 下一工艺段 (程序步) 而不考虑实际温度是否已达到设定
择工艺并装载 ; 另一种是临时直接编缉工艺并装载 。 的目标温度。由于装炉工件质量、电炉初始温度、季节等
系统通讯采用 RS - 485 工业现场总线结构 ,在不 加中继的情况下 ,通讯距离可达到 1. 2km ,可控制 32 台仪表 (模块) ,具有系统扩展性能好 、通讯距离长 、抗 干扰能力强 、布线方便等特点 。
三 、软件简介
该程序是本软件的核心部分 ,负责现场全过程的 测控 。程序启动后 ,首先对挂接在 RS - 485 网络上的 各在用设备 (智能仪表 、辅助模块等) 逐一进行自诊断 (通讯功能检查) 。程序自诊断过程中 ,若有仪表正在 运行 ,系统可根据仪表正在运行的工艺和当前电炉装 载的工艺进行工艺校验 。然后弹出工艺校验相符或不 相符的处理对话框 ,用户可根据需要选择“停止运行”、 “继续运行不记录”“、继续运行并记录”选项 。进入图 2 的所示系统主画面 。
括电炉配置 、软件功能设置 、仪表参数设定 、工艺标题 到 ,而温度已达到目标温度 ,应在上位机的控制下 ,立即
设置等 。
转入下一工艺段 。该功能是软件对智能 PID 调节器原
1. 电炉配置 为了对各被控电炉进行有效测控 , 有功能的改进和提升 。
过程控 制 程 序 应“掌 握 ”各 被 控 电 炉 的 有 关 信 息 和 参
测量与设备
四 、实验结果 彩色分析仪加积分球测量的实验装置如图 4 所 示 。积分球的大小与开孔面积有关 。一般要求开孔面 积不大于积分球面积的 10 % 。开孔面积过小 , 将使入 射的光通量太小 , 彩色分析仪将不能测量暗场的色品 坐标和亮度 。
测量前 ,以彩色亮度计的测量结果为标准 , 对彩色 分析仪进行定标 。定标后 , 测量不同亮度下液晶显示 器的色品坐标和亮度并与彩色亮度计相比较 。结果如 下表所示 。