應(yīng)用背景
針對航空航天的特殊環(huán)境和高可靠性的要求，為生產(chǎn)出高品質(zhì)和高性能的產(chǎn)品，應(yīng)在真空條件下進(jìn)行釬焊和熱處理，真空車間中主要包括真空釬焊、真空淬火和真空退火。最為核心的設(shè)備是真空爐，控制的關(guān)鍵是真空度和溫度參數(shù)。
對于投產(chǎn)已十幾年的真空車間，設(shè)備明顯老化，真空度和溫度控制的有關(guān)性能指標(biāo)已不能滿足需要，傳統(tǒng)的手動控制系統(tǒng)嚴(yán)重地制約了真空釬焊和真空熱處理的品質(zhì)和工作效率，為此在挖掘已有設(shè)備潛力的基礎(chǔ)上，引入自動控制系統(tǒng)勢在必行。
由于PLC具有可靠性高和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于復(fù)雜的順序控制場合，結(jié)合真空釬焊工作流程和用戶的實(shí)際需要，在本系統(tǒng)中，以PLC作為真空爐電氣控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)基本的控制目標(biāo)。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)真空釬焊、真空淬火和真空退火的有效監(jiān)控，充分發(fā)揮集中管理和分散控制等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在真空車間中引入真空爐監(jiān)控系統(tǒng)。
方案設(shè)計(jì)
主要設(shè)備選型
|
系統(tǒng) |
類型 |
廠家 |
|
硬件 |
工控機(jī) |
北京宏國興勝工控機(jī)及工業(yè)液晶顯示屏 |
|
PLC |
ORMON CP1E |
|
溫控儀表 |
島電FP21 |
|
記錄儀 |
瑞典過程 SR5000 |
|
軟件 |
組態(tài)軟件 |
紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件 |
PLC設(shè)計(jì)
采用ORMON CP1E系列PLC，支持多路開關(guān)量輸入輸出。
通過PLC程序控制爐門的直線開關(guān)和旋轉(zhuǎn)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對抽真空、加熱、爐門開關(guān)、臺車進(jìn)出等系統(tǒng)的控制。
利用梯形圖編程實(shí)現(xiàn)PLC控制和上位機(jī)控制兩種方案，上位機(jī)能夠通過觸發(fā)PLC中的信號控制真空爐的各種閥門狀態(tài)。PLC負(fù)責(zé)完成互鎖控制，保障安全運(yùn)行。
溫控儀表設(shè)計(jì)
島電溫控儀表自帶溫度控制功能，可以預(yù)置多條溫度控制曲線，并根據(jù)情況選擇具體的曲線號。溫控儀表根據(jù)溫控曲線設(shè)定參數(shù)，進(jìn)行不同時(shí)段的PID調(diào)節(jié)，發(fā)出控制信號，通過調(diào)整電爐絲的功率，實(shí)現(xiàn)對爐溫的自動控制。另外，程序運(yùn)行、停止、跳步、保持等，都可以通過對應(yīng)的參數(shù)調(diào)節(jié)控制。
上位機(jī)設(shè)計(jì)
采用紫金橋監(jiān)控組態(tài)軟件，完成真空爐上位機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控功能。紫金橋軟件采用C++開發(fā)，各種通訊接口成熟完善，數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大，通訊速度快，可靠性高；軟件簡單易用，功能模塊化，易于開發(fā)和維護(hù)。
詳細(xì)功能
用戶登錄：
系統(tǒng)采用權(quán)限認(rèn)證的管理方式，不同級別的用戶，登錄后操作權(quán)限會不同。能夠有效的保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行和操作規(guī)范，避免“誤操作”和“未知用戶”帶來的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。
操作界面
真空爐的重要操作和控制均在此界面完成。
輸出控制：具備權(quán)限的用戶，可以通過按鈕來控制真空爐的各種狀態(tài)，控制抽真空、加熱、爐門開關(guān)、臺車進(jìn)出等，控制狀態(tài)能夠及時(shí)反饋，按鈕會根據(jù)不同的狀態(tài)顯示不同的顏色。
報(bào)警顯示：重要參數(shù)出現(xiàn)異常報(bào)警時(shí)，報(bào)警指示燈會點(diǎn)亮。
溫度和真空度顯示：包括上中下三區(qū)的溫度、9個(gè)測點(diǎn)的溫度值和真空度，以實(shí)時(shí)值和實(shí)時(shí)曲線的方式顯示。
溫控儀表操作：提供程序運(yùn)行/停止，保持，跳步，手動輸出等功能，能夠?qū)崟r(shí)顯示儀表輸出百分比，在“手動輸出”模式下，該百分比可以任意控制調(diào)節(jié)。
工藝配置
完成溫控表的各個(gè)參數(shù)配置及操作控制。
參數(shù)配置：當(dāng)前調(diào)節(jié)的曲線號、結(jié)束步、起始溫度都可以設(shè)置，每一步的溫度、時(shí)間以及PID參數(shù)都可以按照預(yù)定的方案設(shè)置。
運(yùn)行控制：能夠控制程序運(yùn)行/結(jié)束、程序保持、程序跳步和自整定功能。
趨勢曲線
提供真空度、上中下三區(qū)的溫度、1-9個(gè)測點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)/歷史曲線，能夠任意指定查詢的起始時(shí)間和時(shí)間范圍，方便分析某一段時(shí)間范圍內(nèi)的真空爐運(yùn)行情況，曲線支持打印，以便歸檔備份。
報(bào)警
提供關(guān)鍵參數(shù)的報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警的即時(shí)顯示和歷史報(bào)警的回溯查詢�？梢栽O(shè)置報(bào)警提示的優(yōu)先級，提供【報(bào)警確認(rèn)】功能，方便事件認(rèn)定。報(bào)警信息同樣支持打印功能。
安全管理
系統(tǒng)提供周密的安全管理功能。只有系統(tǒng)管理員才可以打開【用戶信息配置】界面。此界面提供如下功能：
增加用戶：新建系統(tǒng)登錄用戶，能夠指定用戶名、密碼、姓名、用戶級別和用戶時(shí)限等參數(shù)，其中用戶級別可以根據(jù)需要設(shè)置。
修改用戶：修改所選用戶的各項(xiàng)參數(shù)。
刪除用戶：從系統(tǒng)中刪除該用戶。
以上操作均只有管理員才具備權(quán)限。
總結(jié)
在真空爐控制系統(tǒng)中引入自動控制，不僅提升了真空釬焊的焊接質(zhì)量和工作效果，也提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效率，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展。
經(jīng)過多個(gè)真空爐實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證,該系統(tǒng)性能穩(wěn)定,控制準(zhǔn)確,界面友好,提高了真空冶煉作業(yè)的自動化程度,降低了操作者的勞動強(qiáng)度,可推廣應(yīng)用到大型真空冶煉設(shè)備中。
|
