專利名稱：稀有金屬板帶真空退火爐集散控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種稀有金屬板帶真空退火爐集 散控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，稀有金屬管材、稀有金屬板材已廣泛應(yīng)用于航空航天、航海、核電、石油化 工等領(lǐng)域，而這些行業(yè)對(duì)稀有金屬管材和稀有金屬板材的技術(shù)性能要求極高，管材和板材 表面不能有氧化現(xiàn)象且對(duì)整根管材和板材的性能偏差要求很嚴(yán)。而真空退火是稀有金屬管 材和板材生產(chǎn)的重要工藝過程，在無氧化和無污染狀態(tài)下進(jìn)行消除應(yīng)力或再結(jié)晶退火，以 消除加工硬化和恢復(fù)塑性。不同的真空狀態(tài)和溫度，會(huì)對(duì)材質(zhì)產(chǎn)生截然不同的效果，這是一 個(gè)精密而復(fù)雜的過程，故對(duì)退火爐爐溫的均勻性和真空度有苛刻的要求，但目前國內(nèi)自主 研發(fā)的生產(chǎn)稀有金屬真空退火爐，由于其控制系統(tǒng)和控制技術(shù)還不完善，還難以適應(yīng)稀有 金屬管材和稀有金屬板材產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用研究與發(fā)展。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種稀有 金屬板帶真空退火爐集散控制系統(tǒng)，其控溫精度高、均溫性好、可靠性高、自適應(yīng)性和魯棒 性好，可以很好的滿足稀有金屬真空退火爐的生產(chǎn)工藝要求。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種稀有金屬板帶真空退 火爐集散控制系統(tǒng)，其特征在于包括上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，通過RS485總線與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 相連的壓阻計(jì)、真空計(jì)、多個(gè)溫控儀、多個(gè)功率調(diào)節(jié)器和均溫巡檢儀以及通過ftx)fibUS總 線與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相連的PLC控制器；所述壓阻計(jì)和真空計(jì)與真空退火爐相接并對(duì)真空 退火爐內(nèi)的真空度進(jìn)行檢測后反饋到上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；多個(gè)溫控儀對(duì)應(yīng)連接真空退火爐的 多個(gè)溫區(qū)并根據(jù)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)輸出給其的控制曲線對(duì)真空退火爐各個(gè)溫區(qū)內(nèi)的溫度進(jìn) 行控制；多個(gè)功率調(diào)節(jié)器對(duì)應(yīng)連接多個(gè)溫控儀、接收溫控儀輸出的控制信號(hào)并根據(jù)控制信 號(hào)對(duì)與其相接的真空退火爐的加熱功率進(jìn)行調(diào)節(jié)；所述均溫巡檢儀連接真空退火爐的多個(gè) 溫區(qū)并對(duì)真空退火爐內(nèi)的各個(gè)溫區(qū)的均溫性進(jìn)行檢測后反饋到上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；所述PLC 控制器分別與冷卻系統(tǒng)、爐門小車系統(tǒng)和真空系統(tǒng)相接并對(duì)冷卻系統(tǒng)、爐門小車系統(tǒng)和真 空系統(tǒng)的工作過程進(jìn)行控制。還包括與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相接的打印機(jī)。所述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為預(yù)裝有真空退火爐計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件并配有數(shù)據(jù)采集板卡 和通訊接口的工控機(jī)。所述真空計(jì)為成都正華的ZDF-III復(fù)合真空計(jì)。所述溫控儀為歐陸3504溫控儀。所述功率調(diào)節(jié)器為KIT3S晶閘管調(diào)功器。所述PLC控制器為西門子S7-300PLC。[0011]所述PLC控制器通過西門子SM321模塊和西門子SM322模塊分別與冷卻系統(tǒng)、爐 門小車系統(tǒng)和真空系統(tǒng)相接。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型采用工控機(jī)為上位機(jī)，PLC控制器、溫控儀和功率調(diào)節(jié)器為下位機(jī)， 并采用ftOfibus總線和RS485總線進(jìn)行上位機(jī)與下位機(jī)之間的雙向通信，構(gòu)成了 ftOfibus 總線+RS485總線的多總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)集散控制系統(tǒng)，能夠充分利用不同總線各自的優(yōu)勢，上 位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠輸出控制信號(hào)給PLC控制器、溫控儀和功率調(diào)節(jié)器，還能夠?qū)F(xiàn)場 設(shè)備的啟停信號(hào)、限位反饋、報(bào)警量、報(bào)警值以及溫控儀和功率調(diào)節(jié)器中的控制參數(shù)都采集 上來并顯示在相應(yīng)設(shè)計(jì)好的畫面中，還可以進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)、打印和在線運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了真空 退火爐退火過程工藝參數(shù)檢測與生產(chǎn)全過程的優(yōu)化控制。2、本實(shí)用新型解決了大型真空退火爐多溫區(qū)加熱溫度精確度控制難度大的難題， 大大提高了控溫精度，控溫精度< 士0.7°C。3、本實(shí)用新型解決了大型真空退火爐多溫區(qū)加熱均溫性控制難度大的難題，大大 提高了均溫性，軸向和徑向爐溫均勻度彡士3°C。綜上所述，本實(shí)用新型具有很高的溫度精度和均溫性、良好的可靠性以及自適應(yīng) 性和魯棒性，可以很好地滿足稀有金屬板帶真空退火爐的生產(chǎn)工藝要求。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖<附圖標(biāo)記說明1-上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；4-溫控儀；7-PLC 控制器；10-爐門小車系統(tǒng)；2-壓阻計(jì)； 5-功率調(diào)節(jié)器 8-真空退火爐 11-真空系統(tǒng)；3-真空計(jì)； 6-均溫巡檢儀 9-冷卻系統(tǒng)； 12-打印機(jī)。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)1，通過RS485總線與上位機(jī)監(jiān)控系 統(tǒng)1相連的壓阻計(jì)2、真空計(jì)3、多個(gè)溫控儀4、多個(gè)功率調(diào)節(jié)器5和均溫巡檢儀6以及通過 Profibus總線與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)1相連的PLC控制器7 ；所述壓阻計(jì)2和真空計(jì)3與真空退 火爐8相接并對(duì)真空退火爐8內(nèi)的真空度進(jìn)行檢測后反饋到上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)1 ；多個(gè)溫控 儀4對(duì)應(yīng)連接真空退火爐8的多個(gè)溫區(qū)并根據(jù)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)1輸出給其的控制曲線對(duì)真 空退火爐8各個(gè)溫區(qū)內(nèi)的溫度進(jìn)行控制；多個(gè)功率調(diào)節(jié)器5對(duì)應(yīng)連接多個(gè)溫控儀4、接收溫 控儀4輸出的控制信號(hào)并根據(jù)控制信號(hào)對(duì)與其相接的真空退火爐8的加熱功率進(jìn)行調(diào)節(jié)； 所述均溫巡檢儀6連接真空退火爐8的多個(gè)溫區(qū)并對(duì)真空退火爐8內(nèi)的各個(gè)溫區(qū)的均溫性 進(jìn)行檢測后反饋到上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)1 ；所述PLC控制器7分別與冷卻系統(tǒng)9、爐門小車系統(tǒng) 10和真空系統(tǒng)11相接并對(duì)冷卻系統(tǒng)9、爐門小車系統(tǒng)10和真空系統(tǒng)11的工作過程進(jìn)行控 制。另外，本實(shí)用新型還包括與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)1相接的打印機(jī)12。[0026]本實(shí)施例中，所述上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)1為預(yù)裝有真空退火爐計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件并配有 數(shù)據(jù)采集板卡和通訊接口的工控機(jī)。所述真空計(jì)3為成都正華的ZDF-III復(fù)合真空計(jì)。所 述溫控儀4為歐陸3504溫控儀。所述功率調(diào)節(jié)器5為KIT3S晶閘管調(diào)功器。所述PLC控 制器7為西門子S7-300PLC。所述PLC控制器7通過西門子SM321模塊和西門子SM322模 塊分別與冷卻系統(tǒng)9、爐門小車系統(tǒng)10和真空系統(tǒng)11相接。本實(shí)用新型的工作過程是1、抽真空階段通過PLC控制器7對(duì)真空系統(tǒng)11進(jìn)行 控制，將爐體抽到低真空狀態(tài)，同時(shí)，壓阻計(jì)2和真空計(jì)3對(duì)爐體內(nèi)的真空度進(jìn)行檢測；2、加 熱階段和保溫階段當(dāng)爐體內(nèi)的真空度達(dá)到加熱工作真空度的需求后，啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，溫控 儀4開始工作，同時(shí)，通過PLC控制器7對(duì)爐門小車系統(tǒng)10進(jìn)行控制，完成裝料和出料，溫 控儀4接收從上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)1發(fā)送來的加熱曲線并將控制量通過4 20mA模擬量發(fā)送 給下位功率調(diào)節(jié)器5，整個(gè)升溫過程嚴(yán)格按照上位設(shè)定的加熱曲線進(jìn)行加熱控制，然后，功 率調(diào)節(jié)器5根據(jù)接收到控制模擬信號(hào)對(duì)真空退火爐8的加熱功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，采取過零觸發(fā) 的調(diào)功方式實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱功率的控制。爐體上均勻安裝有15個(gè)測溫?zé)犭娕?，?duì)爐體溫度進(jìn)行 均溫性檢測，均溫巡檢儀6采集測溫?zé)犭娕紮z測到的溫度信號(hào)并經(jīng)過處理后反饋到上位機(jī) 監(jiān)控系統(tǒng)1，構(gòu)成整個(gè)加熱閉環(huán)控制系統(tǒng)；3、冷卻階段通過PLC控制器7對(duì)冷卻系統(tǒng)9進(jìn) 行控制，將金屬工件冷卻。其中，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)1中裝有的真空退火爐計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件包 括監(jiān)控軟件、控制算法軟件和過程控制軟件，控制算法軟件根據(jù)模糊推理策略編制，采用了 基于模糊-PID的控制方法，實(shí)現(xiàn)了真空退火爐多溫區(qū)均溫性的優(yōu)化控制。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍 屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種稀有金屬板帶真空退火爐集散控制系統(tǒng)，其特征在于包括上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) (1)，通過RS485總線與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(1)相連的壓阻計(jì)O)、真空計(jì)(3)、多個(gè)溫控儀 G)、多個(gè)功率調(diào)節(jié)器( 和均溫巡檢儀(6)以及通過ftOfibus總線與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(1) 相連的PLC控制器(7)；所述壓阻計(jì)(2)和真空計(jì)(3)與真空退火爐⑶相接并對(duì)真空退火 爐(8)內(nèi)的真空度進(jìn)行檢測后反饋到上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(1)；多個(gè)溫控儀(4)對(duì)應(yīng)連接真空 退火爐⑶的多個(gè)溫區(qū)并根據(jù)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)⑴輸出給其的控制曲線對(duì)真空退火爐⑶ 各個(gè)溫區(qū)內(nèi)的溫度進(jìn)行控制；多個(gè)功率調(diào)節(jié)器( 對(duì)應(yīng)連接多個(gè)溫控儀G)、接收溫控儀 (4)輸出的控制信號(hào)并根據(jù)控制信號(hào)對(duì)與其相接的真空退火爐(8)的加熱功率進(jìn)行調(diào)節(jié)； 所述均溫巡檢儀(6)連接真空退火爐( 的多個(gè)溫區(qū)并對(duì)真空退火爐(8)內(nèi)的各個(gè)溫區(qū)的 均溫性進(jìn)行檢測后反饋到上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(1)；所述PLC控制器(7)分別與冷卻系統(tǒng)(9)、 爐門小車系統(tǒng)(10)和真空系統(tǒng)(11)相接并對(duì)冷卻系統(tǒng)(9)、爐門小車系統(tǒng)(10)和真空系 統(tǒng)(11)的工作過程進(jìn)行控制。
2.按照權(quán)利要求1所述的稀有金屬板帶真空退火爐集散控制系統(tǒng)，其特征在于還包 括與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(1)相接的打印機(jī)(12)。
3.按照權(quán)利要求2所述的稀有金屬板帶真空退火爐集散控制系統(tǒng)，其特征在于所述 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(1)為預(yù)裝有真空退火爐計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件并配有數(shù)據(jù)采集板卡和通訊接 口的工控機(jī)。
4.按照權(quán)利要求2所述的稀有金屬板帶真空退火爐集散控制系統(tǒng)，其特征在于所述 真空計(jì)(3)為成都正華的ZDF-III復(fù)合真空計(jì)。
5.按照權(quán)利要求2所述的稀有金屬板帶真空退火爐集散控制系統(tǒng)，其特征在于所述 溫控儀(4)為歐陸3504溫控儀。
6.按照權(quán)利要求2所述的稀有金屬板帶真空退火爐集散控制系統(tǒng)，其特征在于所述 功率調(diào)節(jié)器(5)為KIT3S晶閘管調(diào)功器。
7.按照權(quán)利要求2所述的稀有金屬板帶真空退火爐集散控制系統(tǒng)，其特征在于所述 PLC控制器(7)為西門子S7-300PLC。
8.按照權(quán)利要求2所述的稀有金屬板帶真空退火爐集散控制系統(tǒng)，其特征在于所述 PLC控制器(7)通過西門子SM321模塊和西門子SM322模塊分別與冷卻系統(tǒng)(9)、爐門小車 系統(tǒng)(10)和真空系統(tǒng)(11)相接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種稀有金屬板帶真空退火爐集散控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，通過RS485總線與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相連的壓阻計(jì)、真空計(jì)、多個(gè)溫控儀、多個(gè)功率調(diào)節(jié)器和均溫巡檢儀以及通過Profibus總線與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相連的PLC控制器；壓阻計(jì)、真空計(jì)、溫控儀、功率調(diào)節(jié)器和均溫巡檢儀均與真空退火爐相接，壓阻計(jì)和真空計(jì)對(duì)真空度進(jìn)行檢測；溫控儀對(duì)各個(gè)溫區(qū)內(nèi)的溫度進(jìn)行控制；功率調(diào)節(jié)器對(duì)加熱功率進(jìn)行調(diào)節(jié)；均溫巡檢儀對(duì)各個(gè)溫區(qū)的均溫性進(jìn)行檢測；PLC控制器分別與冷卻系統(tǒng)、爐門小車系統(tǒng)和真空系統(tǒng)相接并對(duì)它們的工作過程進(jìn)行控制。本實(shí)用新型控溫精度高、均溫性好、可靠性高、自適應(yīng)性和魯棒性好，滿足稀有金屬板帶真空退火爐的生產(chǎn)工藝要求。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201828824SQ201020568350
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者張乃祿, 張嘉, 張鈺哲, 曹海暢, 李鑫 申請(qǐng)人:西安石油大學(xué)