0.引言
沈飛公司熱處理工段承擔著全公司軍民機品種繁多的鋁合金零件熱處理任務(wù)。鋁合金熱處理生產(chǎn)線作為特種工藝，又是每次軍民機各類審計的重要環(huán)節(jié)。目前熱處理工段有4臺硝鹽槽和6臺空氣循環(huán)電爐設(shè)備，由于記錄更換為EN880無紙記錄儀，必須使用打印機進行溫度曲線的打印，這就要求用U盤或軟盤分別將數(shù)據(jù)復(fù)制到電腦里，用專用軟件查看并打印出來，再將熱處理參數(shù)填寫在打印出來的溫度記錄紙上，作為原始記錄保存。用U盤或軟盤傳遞數(shù)據(jù)，不穩(wěn)定，容易出錯，且U盤或軟盤極易產(chǎn)生質(zhì)量問題，給工作帶來不便，不符合精益思想。控溫部分為智能儀表控溫，但沒有通信接口，不能進行遠程控制。廠房內(nèi)控制系統(tǒng)分散，且為每個系統(tǒng)獨立控制，不利于車間現(xiàn)場儀表員對設(shè)備的統(tǒng)一管理。記錄儀表沒有與上位機進行通信，不能實時讀取儀表的溫度記錄曲線。由于沒有監(jiān)控系統(tǒng)，所以不能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備或儀表出現(xiàn)的故障，不能監(jiān)控操作工的設(shè)備定值，更無法準確判斷、排除故障。對出現(xiàn)的超溫超差現(xiàn)象沒有及時報警裝置。另外，現(xiàn)場的動力設(shè)備對儀表系統(tǒng)干擾很大，經(jīng)常不能正常讀取數(shù)據(jù)。
針對上述問題對熱處理設(shè)備在使用過程中進行集中控制改造，并且保證整個熱處理設(shè)備的各項技術(shù)指標滿足使用要求。
1 主要技術(shù)指標和研究內(nèi)容
1.1 溫度數(shù)字調(diào)節(jié)器的主要技術(shù)指標
SR253：具有五位顯示，0.1(千度以上也帶小數(shù)點)和0.001(鉑電阻0.000～50.000量程)的高分辨率和1/8000的調(diào)節(jié)分辯率。
FP93：FP93具有4組曲線，每組10段，亦可一組*大40段曲線，每段*長時間99分59秒或99小時59分，程序可9999次的大循環(huán)。現(xiàn)場斷電時，程序能從斷點繼續(xù)運行，運行中的參數(shù)也可修改。與島電FP21相比，僅精度和液晶窗口有區(qū)別。 6組島電**的無超調(diào)專家PID算法，還包括6組獨立的輸出限幅參數(shù)，6組獨立的抗超調(diào)抑制系數(shù)，以對號入座的方式設(shè)置到曲線中,使不同溫區(qū)的調(diào)節(jié)參數(shù)、輸出功率以及抗超調(diào)、欠調(diào)等得到*佳的匹配。
1.2通用組態(tài)軟件和調(diào)節(jié)器與記錄儀聯(lián)網(wǎng)的研究內(nèi)容
計算機技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,為實現(xiàn)高水平自動化提供了強有力的技術(shù)工具,給生產(chǎn)過程自動化的發(fā)展帶來了深遠的影響。在基礎(chǔ)自動化級和過程控制管理級普遍采用工業(yè)計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù),工業(yè)自動化進入到計算機集成系統(tǒng)。 本技術(shù)公關(guān)課題通過對熱處理爐溫度控制儀表網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)，具體包括控制系統(tǒng)的總體設(shè)計、軟硬件選擇和架構(gòu)、系統(tǒng)優(yōu)化、安裝調(diào)試等內(nèi)容。整個系統(tǒng)可以分為兩個部分:上位機(PC)和下位機,另外還包括PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線、熱電偶、晶閘管調(diào)壓器等設(shè)備。上位機與下位機之間通過PROFIBUS-DP進行通訊,把上位機編制的程序和控制指令下載到PLC中,同時把控制儀表和記錄儀表中的數(shù)據(jù)傳遞給上位機顯示、存儲。上位機軟件開發(fā)采用組態(tài)軟件,利用面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)思想設(shè)計,程序包含數(shù)據(jù)處理、參數(shù)顯示、控制調(diào)整等模塊。通過上位機指令對下位機進行控制完成數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、傳遞任務(wù)以及實現(xiàn)各種工藝控制、連鎖保護等控制回路功能
2 研究過程及方法實施
2.1 組態(tài)軟件我們采用力控6.0, 力控6.0是一個集成式的軟件包,其中所有組件都可以獨立分布式地運行,通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序與其它組件交換數(shù)據(jù).
2.1.1 組態(tài)的策略目標系統(tǒng)被裝入計算機內(nèi)存并執(zhí)行預(yù)定的各種數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)，同時完成與實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換。。
2.1.2 功能強大的人機界面組態(tài)工具。是集成的開發(fā)環(huán)境，它使用面向?qū)ο蟮膱D形對象創(chuàng)建動畫式顯示窗口。這些窗口的數(shù)據(jù)、圖形顯示內(nèi)容可以來自過程I/O或Microsoft Windows第三方應(yīng)用程序。
2.1.3 軟件內(nèi)嵌分布式實時數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫是整個軟件的核心，負責將采集的實時數(shù)據(jù)進行處理、發(fā)布;分布在網(wǎng)絡(luò)的實時數(shù)據(jù)庫節(jié)點可以充當為IO通訊服務(wù)器、報警服務(wù)器、歷史服務(wù)器等;實時數(shù)據(jù)庫完成歷史數(shù)據(jù)的存儲、歸檔，報警的檢查，報警數(shù)據(jù)的存儲等功能;
數(shù)據(jù)庫具備強大的數(shù)據(jù)處理功能，豐富的參數(shù)類型，內(nèi)置的多種功能塊，可實現(xiàn)各種運算等功能;數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)按區(qū)域、單元、子單元管理，分為6層結(jié)構(gòu)，方便數(shù)據(jù)的管理;用戶可根據(jù)實際需要自定義自己的各類數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，方便對數(shù)據(jù)的管理和查找。
2.2 上位機采用臺灣研華工控機，作為監(jiān)控用電腦其工作穩(wěn)定可靠。可以組建**高效的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
2.3 每個控制系統(tǒng)的控溫儀表采用一塊日本島電的FP93作為控制儀表并帶有通信接口，通過上位機軟件對其進行控制，實現(xiàn)通過微機進行對各個控溫裝置的工藝溫度設(shè)定，通過顯示器顯示控溫/保溫曲線，并對保溫時間進行設(shè)定，使其到達保溫時間時自動停止加熱，并通過聲音進行報警。控制柜中的控溫儀選用的高精度溫度控制器，結(jié)合調(diào)相板、交流接觸器器和可控硅以及控溫熱電偶組成測溫、控制、調(diào)節(jié)回路。控制用熱電偶將檢定爐的溫度值以mv電壓值送給控溫儀，與設(shè)定值比較后，顯示出測量的溫度值，并同時輸出4-20mA間電流，送給可控硅，可控硅電壓調(diào)整器隨著(4-20)mA電流的變化，自動改變輸出脈沖的寬度，來控制可控硅輸出電壓的高低，達到自動控制檢定爐的溫度。當溫度顯示值遠低于設(shè)定值時，控溫儀輸出20mA 電流，控制輸出，使可控硅導(dǎo)通，加熱絲處于快速加熱狀態(tài);當溫度顯示值高于設(shè)定值時，控溫儀輸出4mA電流，無觸發(fā)脈沖輸出，加熱器不加熱。當溫度顯示值接近設(shè)定值時，輸出電流按P、I、D規(guī)律變化(可以采用自整定功能)，達到檢定爐的溫度與需要的功率基本相匹配，形成一條波動很小的較平滑的升溫曲線，確保本控制系統(tǒng)具有良好的控制精度和穩(wěn)定性。在溫度控制過程中可運用智能PID溫度控制器中的模糊控制功能與自整定PID系統(tǒng)結(jié)合。調(diào)相可控硅電壓調(diào)制器有2種工作方式：即“手動”與“自動”工作方式，調(diào)試過程中可以采用“手動”調(diào)節(jié)的方式來確定合適的參數(shù)，*終的控制方式選用“自動”，“自動”工作過程，F(xiàn)P23溫控儀根據(jù)設(shè)定溫度以及PID參數(shù)自動調(diào)節(jié)儀輸出4-20mA電流，來控制可控硅輸出電壓的高低，達到自動控制檢定爐的溫度。
2.4溫度記錄儀表采用英華達無紙記錄儀EN880，為其加裝通信模塊，使其數(shù)據(jù)的存取直接通過上位機進行，對歷史曲線進行保存和追億，通過上位機可對曲線進行打印，曲線數(shù)據(jù)直接存儲到主控電腦上，整個過程操作簡單方便，克服了維護工作量大，運行費用高等缺點。
2.5 對現(xiàn)場控制柜進行改進，提高熱處理設(shè)備的控溫精度，為了避免可能的電氣干擾，采取一系列的措施。每臺設(shè)備獨立的控制柜，用于安裝無紙記錄儀，PID調(diào)節(jié)儀，中間繼電器。采用兩地報警裝置，既能通過熱處理設(shè)備動力控制柜上的聲光報警器進行報警，也能通過監(jiān)控室的報警器進行報警，保證產(chǎn)品的質(zhì)量**。采用帶屏蔽的延長型補償導(dǎo)線進行與傳感器的連接。使其不受其它干擾源的干擾。現(xiàn)場安裝時，動力線和控制線分開穿管并采用屏蔽措施，排除原來設(shè)備存在的干擾問題。
2.6 在監(jiān)控室控制柜上設(shè)有超溫報警和緊急停止按鈕，超溫報警后只切斷各臺設(shè)備的加熱區(qū)電源，而無紙記錄儀.溫度控制儀.電動機等還可以正常工作。在發(fā)生突發(fā)情況時按下緊急停止按鈕可以切斷系統(tǒng)的控制電源。
2.7 控制柜內(nèi)所有電氣元件都采用插入式，用導(dǎo)軌進行連接和安裝。這種安裝方式是電器元器件的安裝更加簡便，便于日常維護和檢修。
3.結(jié)論
基于控制儀表的下位機與上位機形成分布式溫度控制系統(tǒng)是一個可行的、高效率的系統(tǒng)。通過先進的溫度控制，實現(xiàn)熱處理設(shè)備溫度均勻性符合要求，操作更加方便，極大方便了八廠熱處理工段的生產(chǎn)需求，從而符合我們系統(tǒng)所要求達到的目標。總之，基于溫度控制儀表和組態(tài)軟件的溫度控制儀表網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)充分考慮了企業(yè)熱處理工段設(shè)備分散的現(xiàn)狀和控制要求，*終實現(xiàn)設(shè)備的集中監(jiān)控。通過本攻關(guān)項目的完成。不僅解決了熱處理生產(chǎn)車間實際空難，也鍛煉和促進了本專業(yè)計量技術(shù)水平的提高與發(fā)展。
公安機關(guān)備案號：
