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真空熱處理爐設(shè)備研制技術(shù)伴隨著計算機和微電子技術(shù)的發(fā)展而不斷進步，從初始的繼電器和常規(guī)電器（元件）控制到PC機控制以及近年的PC機和智能化控制儀表（控溫儀表、真空儀表、電量儀表等）的綜合控制系統(tǒng)，對真空熱處理設(shè)備及工藝進行工藝參數(shù)、程序動作和工藝過程的全面控制。自20世紀(jì)80年代以來，控制系統(tǒng)采用智能化控制儀表和可編程控制器為代表的綜合控制方式，已經(jīng)成為真空熱處理爐設(shè)備先進程度的標(biāo)志。下面以WZ系列真空熱處理爐自動控制系統(tǒng)為例。
真空爐自動控制系統(tǒng)設(shè)計特點和要求
WZ型真空熱處理爐的自動控制技術(shù)（系統(tǒng)）是沿著繼電器控制系統(tǒng)和HTL數(shù)字集成電路順控器系統(tǒng)到開發(fā)以PLC可編程序控制器為核心的微機控制系統(tǒng)不斷發(fā)展的，PLC微機控制系統(tǒng)和智能化控制儀表匹配，組成綜合控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對真空系統(tǒng)、機械動作、充氣系統(tǒng)和工藝參數(shù)及工藝過程的全面控制。使WZ型真空熱處理爐自動控制系統(tǒng)達到國外同類產(chǎn)品90年代的技術(shù)水平。
WZ型真空爐電控系統(tǒng)設(shè)計特點是：
①電控系統(tǒng)運行可靠，各機械動作穩(wěn)定，位置準(zhǔn)確，操作簡單方便；
②溫度控制精度高，調(diào)整參數(shù)方便，盡可能做到無超調(diào)；
③操作、維修方便，電路中接線、焊點減至最低點，從而大大降低故障率；
④電控系統(tǒng)運行狀態(tài)直觀顯示，并具有必要的故障診斷功能；
⑤降低成本，提高性能價格比。
電控系統(tǒng)的構(gòu)成和技術(shù)功能
①系統(tǒng)組成與設(shè)計模式
電控系統(tǒng)由低壓控制、溫度控制和數(shù)據(jù)記錄及監(jiān)視三部分組成，其控制原理如圖1示。電控系統(tǒng)以一臺可編程序控制器(PLC)為核心，完成手動、區(qū)間、自動操作，其輸入端接收手動操作按鈕信號及各種開、關(guān)限位信號，由PLC控制程序運行，通過輸出端直接控制接觸器中問繼電器、電磁閥、信號燈等，實現(xiàn)對溫度控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、水路系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)及報警監(jiān)視系統(tǒng)的控制。
圖1 控制原理框圖
②溫度控制系統(tǒng)
采用控溫精度為0.1%的智能化溫度控制儀表，按產(chǎn)品工藝曲線控制爐子的升溫、保溫、降溫過程，溫度控制儀表的運行，停止由PLC自動控制，實現(xiàn)工藝曲線溫度控制的技術(shù)要求。
溫度控制系統(tǒng)可設(shè)定、存儲多條控溫曲線，每條可分為多段控制，每條溫控曲線均具有任選的PID參數(shù)，自調(diào)諧功能，以保證升溫?zé)o超調(diào)系統(tǒng)適合多種分度號熱電偶和預(yù)先設(shè)定升溫保溫曲線，溫控儀輸出4～20mA電流信號給觸發(fā)單元，觸發(fā)單元把電流信號變?yōu)殡妷盒盘枺漭敵鲭妷盒盘柨刂苿畲呕芈返闹绷麟妷弘娏鳎瑥亩刂屏舜耪{(diào)的電壓電流，保證爐子按設(shè)定的曲線加熱和保溫，完成溫度控制要求。
WZ型真空爐的溫度控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。
圖2 溫度控制系統(tǒng)框圖
③數(shù)據(jù)記錄及監(jiān)視系統(tǒng)
由記錄儀連續(xù)記錄加熱工藝曲線，并同時記錄0～10mV真空度曲線。若有特殊要求。可使溫度曲線記錄紙讀數(shù)不大于4℃/min，真空度以Pa為單位進行記錄，真空度的測量通常采用復(fù)合真空計測量冷卻室和加熱室的真空度，測量范圍為1×105～1×10-4Pa。
電控系統(tǒng)設(shè)計有故障診斷及報警功能，如果設(shè)備出現(xiàn)超溫、過載電流、斷水等故障時，有聲光顯示報警，可以及時發(fā)現(xiàn)故障并予以排除。
④模擬顯示屏
操作者通過模擬顯示屏可清楚地觀察到真空爐的運行和工作狀態(tài)，如真空系統(tǒng)各閥門的開關(guān)狀態(tài)、機械運行和料車，閘閥位置、充氣系統(tǒng)的開關(guān)狀態(tài)及工件的加熱或冷卻狀態(tài)等。
⑤低壓控制系統(tǒng)
低壓控制系統(tǒng)是由PLC可編程序控制器，運行控制操作按鈕、熔斷器、熱繼電器、接觸器等組成整套低壓控制系統(tǒng)。大部分元器件采用導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)安裝，便于安裝和維修。
電控系統(tǒng)的特點
(1)充分利用PLC可編程序控制器的特色和功能，對傳動系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、充放氣路系統(tǒng)的各種輸入、輸出信號和過程參量進行綜合調(diào)節(jié)、判斷和控制，PLC可對各執(zhí)行元件的工作狀態(tài)進行監(jiān)視，具有較全面的故障自診斷及顯示報警功能。
(2)控制方式可實現(xiàn)手動、區(qū)間和自動操作三種選擇，由選擇開關(guān)按鈕進行選擇，并予以指示。料車、閘閥的運行速度可以按照慢-中-快-中-慢方式進行，從而保證了機械運行的穩(wěn)定性，適應(yīng)處理薄而細(xì)小易變形工件處理的工藝要求d同時，電控系統(tǒng)設(shè)計滿足工件轉(zhuǎn)移時間不大于15s的技術(shù)指標(biāo)要求。
(3)可實現(xiàn)多種真空熱處理工藝，如氣淬、油淬、氣-油淬火工藝等。根據(jù)工藝要求，可方便地選擇充氣時間，如入油前或入油后充氣，油攪拌時間，如工件入油前或入油后攪拌等。熱處理工藝所需各程序時間均可由撥碼開關(guān)設(shè)定，在工藝運行過程中可以修改或重新設(shè)置。
(4)電控系統(tǒng)的操作可實現(xiàn)手動、區(qū)間或自動方式，其操作簡單靈活、適應(yīng)性強、聯(lián)鎖功能可靠。選擇手動方式時，區(qū)間自動和全自動運行斷路，自動運行時，確定送料時，導(dǎo)軌在低位，操作人員設(shè)定好工藝參數(shù)后，只需啟動自動按鈕，即可完成工件所需要的熱處理工藝操作過程。在手動運行時，根據(jù)模擬顯示屏各開關(guān)的位置啟動按鈕，均為點動，機械變速運動，避免發(fā)生事故。
(5)為保證電控系統(tǒng)安全可靠地運行，研制了設(shè)備保護和故障報警系統(tǒng)，操作者根據(jù)聲光顯示，能較快地發(fā)現(xiàn)并及時排除故障。
①PLC可編程序控制器電池衰減指示，PLC電池壽命一般為5年，當(dāng)PLC電池衰減時，CPU電池指示燈閃爍，可以從模擬顯示屏觀察到，提示操作人員更換電池，避免軟件丟失。
②超溫故障：當(dāng)爐溫比設(shè)定溫度高時，報警器報警，燈光閃爍且自動斷開加熱系統(tǒng)，以保護設(shè)備，超溫（額定溫度）溫度可由軟件設(shè)定，操作方便。
③過載電流保護：當(dāng)設(shè)備加熱時，如加熱電極與爐體或電極與電極之間產(chǎn)生短路時，出現(xiàn)過載電流，系統(tǒng)報警，同時自動切斷加熱系統(tǒng)。
④斷水指示，當(dāng)水源壓力低于設(shè)備使用正常壓力時，斷水指示燈閃爍，向操作人員報警。
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China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment, Industrial Furnace Exhibition
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