一、概述 

    工件的熱處理是機(jī)械加工過(guò)程中的重要工序之一，熱處理電爐的控制水平在整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量控制中具有舉足輕重的地位。目前大多數(shù)熱處理車(chē)間的電爐溫度控制仍在使用電子電位差計(jì)（圓圖表）和交流接觸器，從準(zhǔn)確度、控溫水平及自動(dòng)化程度等各方面均難以滿足現(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)的要求；部分采用智能儀表的電爐，尚存在儀表操作復(fù)雜、易出差錯(cuò)的問(wèn)題，在一定程度上限制了企業(yè)的發(fā)展。因此，熱處理行業(yè)迫切需要進(jìn)行技術(shù)改造，引入現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)，提高工藝裝備水平。

    熱處理車(chē)間電爐控制系統(tǒng)與其它行業(yè)的自動(dòng)控制相比，屬于工藝流程的控制，測(cè)控參數(shù)雖然較多，但各測(cè)控參數(shù)可能在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中幾乎不需要調(diào)整。儀表通過(guò)計(jì)算機(jī)將各電爐組成了一套控制系統(tǒng)，各電爐仍保持著自己的獨(dú)立性，互相之間在工作上沒(méi)有必然的，各電爐都要按照裝爐工件的具體工藝曲線實(shí)施控溫，每臺(tái)電爐所運(yùn)行的工藝不是固定的，需隨工件及處理工序而變，因此要求工藝曲線的顯示、編輯、處理必須直觀、方便。

    由我公司開(kāi)發(fā)的熱處理控制系統(tǒng)，充分考慮了熱處理行業(yè)的特點(diǎn)和各種個(gè)性化需求，既適用于新建項(xiàng)目的電爐設(shè)備配套，也適用于傳統(tǒng)熱處理車(chē)間的技術(shù)改造?？梢栽谏衔粰C(jī)或觸摸屏上編輯、編制各種工藝曲線，下裝到控制儀表，直接控制電爐儀表的啟動(dòng)、暫停及停機(jī)，具有較高的自動(dòng)化。實(shí)時(shí)記錄電爐溫度曲線，并可查詢歷史溫度曲線，具有過(guò)去系統(tǒng)無(wú)法相比的*性，其特點(diǎn)是可靠性高，性能穩(wěn)定，抗*力強(qiáng)，維護(hù)及系統(tǒng)擴(kuò)展成本大大降低。

二、臺(tái)車(chē)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)方案介紹

    由武漢輝達(dá)工控技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的新型智能觸摸屏溫度控制柜，采用10”真彩觸摸屏作為人機(jī)界面，帶USB接口及2個(gè)通訊接口，兼容串口MODBUS-RTU協(xié)議。 通過(guò)專(zhuān)業(yè)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)，對(duì)電爐各區(qū)進(jìn)行監(jiān)控。采用武漢輝達(dá)HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊作為主控單元，實(shí)行三相可控硅調(diào)壓控制，控制柜設(shè)計(jì)總功率為75KW，可滿足0-1200℃溫度范圍內(nèi)0.5％的控溫精度。

控制柜面板示意圖

    為使?fàn)t內(nèi)的溫度達(dá)到均勻的要求，爐溫控制系統(tǒng)主控儀表采用武漢輝達(dá)工控技術(shù)有限公司HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊，進(jìn)行爐溫的控制，該智能PID觸發(fā)模塊集PID調(diào)節(jié)與可控硅觸發(fā)輸出功能于一體，既可實(shí)現(xiàn)常規(guī)PID儀表的調(diào)節(jié)控制功能，還可根據(jù)輸入信號(hào)、實(shí)際反饋信號(hào)與PID運(yùn)算調(diào)節(jié)可控硅觸發(fā)導(dǎo)通角的大小，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并自動(dòng)調(diào)節(jié)控制可控硅起到控制爐溫的功能。

HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊

   HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊具有RS-485通訊接口，采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU通訊協(xié)議，支持多種通信波特率，zui高可達(dá)19.2Kbps。通信接口具有高壓、大電流沖擊等保護(hù)功能，通過(guò)MODBUS-RTU通訊可實(shí)現(xiàn)模塊與觸模屏、上位機(jī)等人機(jī)界面操作。

    HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊帶I2C顯示接口，支持外部擴(kuò)展數(shù)顯手持設(shè)定面板，配置后可按鍵查看、設(shè)置所有參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了其常規(guī)儀表面板按鍵式操作。

    HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊具有*的智能PID控制算法，具有的自整定、自適應(yīng)功能，多種量程設(shè)定，可根據(jù)設(shè)置的工藝曲線（可設(shè)置50段）分別設(shè)定升溫速度、保溫溫度保溫精度和降溫速度，實(shí)現(xiàn)升溫斜率、保溫溫度、保溫時(shí)間和降溫的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，并可顯示理論值和實(shí)測(cè)值，提高了控制水平和控溫精度；，實(shí)現(xiàn)采用AC100-240V寬范圍工作電源，使用時(shí)無(wú)須擔(dān)心電源電壓變化波動(dòng)。

    HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊能夠自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)可控硅輸出功率的大小，這樣可以更好的控制爐膛內(nèi)的爐溫均勻性，手動(dòng)調(diào)節(jié)功率后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)手動(dòng)調(diào)節(jié)的功率來(lái)進(jìn)行自動(dòng)控溫，操作方便，控溫。

    加熱主控制系統(tǒng)采用大功率可控硅組合單元，鋁合金散熱加全套風(fēng)冷及熱保護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)配備自動(dòng)斷路開(kāi)關(guān)和快熔器作二級(jí)保護(hù)。

    采用大電流接觸器作為爐膛溫度保護(hù)單元，一旦可控硅因故障被擊穿后，在如果沒(méi)有安裝大電流保護(hù)接觸器的情況下，電流將無(wú)法控制，即使安裝報(bào)警裝置也不能夠切斷主控電源，如果在操作人員離開(kāi)的情況下，爐膛內(nèi)的溫度將處于失控狀態(tài)，但安裝了大電流保護(hù)接觸器后，一旦可控硅被電流擊穿后爐膛達(dá)到上限超溫報(bào)警值后，在報(bào)警的同時(shí)接觸器可以切斷主電源，可以可靠地保證爐膛內(nèi)的正常運(yùn)行，避免了爐膛在失控后產(chǎn)生的損失。

    本系統(tǒng)采用輝達(dá)HD-D4400N功能模塊實(shí)現(xiàn)爐門(mén)升降、循環(huán)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止控制，具有可靠的電器連鎖性；能與電加熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連鎖保護(hù)，聲光報(bào)警、消音復(fù)位功能。該功能模塊支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU通訊功能，能夠與觸摸屏或上位機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面顯示及上位機(jī)DCS操作控制功能。

     系統(tǒng)采用國(guó)內(nèi)的MCGS昆侖通泰10”觸摸屏，該觸摸屏支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU通訊協(xié)議。通過(guò)屏與一體化觸發(fā)溫控模塊及PLC通訊，實(shí)現(xiàn)人機(jī)畫(huà)面操作功能。

DL-4300三相電量模塊

三、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)概述

    整個(gè)系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)采用三層分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，*層為現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備數(shù)據(jù)采集傳感器（溫度、壓力傳感器等）；第二層為智能溫度調(diào)節(jié)模塊（或者PLC等智能單元）；第三層為觸摸屏控制系統(tǒng)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控與控制單元通訊，組成DCS系統(tǒng)。

四、 功能模塊概述 

  武漢輝達(dá)工控技術(shù)有限公司

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