應(yīng)用于熱沖壓生產(chǎn)線的多層箱式加熱爐控制方案

黃登峰

熱沖壓技術(shù)是將鋼材加熱到一定溫度，然后送入有冷卻系統(tǒng)的模具內(nèi)沖壓成形，變成硬度更高的鋼板。國家科技部“十二五”汽車零部件輕量化工程項目：首條國產(chǎn)化汽車零部件熱沖壓生產(chǎn)線在湖北襄陽汽車高新區(qū)開始試產(chǎn)，而應(yīng)用于首條國產(chǎn)化熱沖壓生產(chǎn)線的多層箱式加熱爐爐溫控儀表全部選用廈門宇電自動化科技有限公司的AI系列儀表及宇電DCS組態(tài)軟件,武漢一控自動化科技有限公司承建整個多層加熱爐控制系統(tǒng)工程。

多層箱式加熱爐控制系統(tǒng)技術(shù)方案

多層箱式加熱爐由宇電719P型精密工業(yè)智能調(diào)節(jié)器與宇電DCS計算機軟件系統(tǒng)構(gòu)成的二級分布式控制系統(tǒng)，可對生產(chǎn)工藝曲線進行自動計算、操作、顯示、存儲，實現(xiàn)全過程控制；按工藝曲線要求自動控制爐內(nèi)的溫度、時間等參數(shù)，任務(wù)是保證多層箱式加熱爐溫度控制系統(tǒng)安全、可靠、平穩(wěn)、高效、經(jīng)濟地運行在爐溫設(shè)定值X±1.5℃的控制范圍內(nèi)。宇電DCS操作站完成技術(shù)、操作人員進行計算機實時監(jiān)控和工藝參數(shù)設(shè)定值與儀表同等級改變，從而調(diào)整工藝溫度設(shè)定值，實現(xiàn)溫度實時記錄，歷史數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)儲存，打印功能。

全系統(tǒng)：包含溫度控制21區(qū)（兩臺A/B爐10個爐膛20溫區(qū)；氮氣加熱1溫區(qū)）、溫度監(jiān)測10區(qū)；壓力控制11區(qū)（壓力變送器11臺，進氣閥10臺，放氣電磁閥10臺，壓力控制閥1臺）、爐門開關(guān)采用光電開關(guān)控制（兩臺加熱爐10個爐門啟閉與機械手裝卸系統(tǒng)進行配合）氮簾10個點（電磁閥控制，只在爐門開氮簾送氮氣時）、抽風罩（開門前抽風罩自動下至開的爐門上口）及緊急斷電控制。

溫控系統(tǒng)：多層箱式加熱爐主控儀表選用21臺719P型50段程序智能調(diào)節(jié)器，輸出4~20m A給SCR三相電力調(diào)功器觸發(fā)晶閘管來實現(xiàn)調(diào)壓功能。719P具備通信功能，通過RS485接口將溫度信號傳送給DCS系統(tǒng)操作站用來操作及監(jiān)視；同時，操作員可在操作站上對調(diào)節(jié)器的溫度設(shè)定值（SP）等信息進行修改，達到溫度的監(jiān)視和控制。當然智能調(diào)節(jié)器也可對溫度進行設(shè)定和調(diào)節(jié)。為避免加熱爐A/B爐10個爐膛同時加熱功率消耗，浪費資源。系統(tǒng)可設(shè)置加熱爐加熱方式，該爐加熱升溫采用從下至上的加熱方案，即：第一爐膛到溫時，第二爐膛可開始加熱，第二爐膛到溫時，第三爐膛開始加熱……。溫控加熱裝置為武漢一控自動化科技有限公司結(jié)合多年電加熱控制經(jīng)驗，自主設(shè)計開發(fā)SCR三相電力調(diào)整器；使用德國西門康晶閘管模塊，高散熱性能的插片式散熱器及耐高溫滾珠軸承式風扇組合而成；集三相調(diào)壓/調(diào)功方式為一體，具有自動判別相位、上電緩啟動、緩關(guān)斷、散熱器超溫等功能。同時，719P調(diào)節(jié)器輸出跳轉(zhuǎn)并報警功能開關(guān)量信號，可以控制爐門開斷電互鎖，機械手與爐門互鎖。另增加10臺701A型顯示儀輸出報警信號反饋PLC，使用西門子M227模塊與S7400系統(tǒng)（機械手）實行全自動化控制，達到整個自動化生產(chǎn)線控制的效果。

爐壓控制系統(tǒng)：選用11臺701AI4L2L2S4儀表與壓力變送器連接，設(shè)置上下限范圍使爐內(nèi)氮氣壓力控制在最佳值，保證爐內(nèi)熱氣流充分利用，同時確保爐外冷空氣不會吸入。保護氣體按工作要求自動通/斷；爐門按工藝時間自動啟閉。爐門開啟抽風系統(tǒng)，開爐門時加熱斷電保護，抽風罩動作送風至該爐門，爐內(nèi)泄壓，爐門開，進氣閥開，外機械手裝卸爐膛內(nèi)的工件，機械動作控制分手動和自動二種控制方式。手動方式是每個設(shè)備都可任意通過面板按鈕點動操作。自動方式是按照工藝要求自動完成當某一層爐膛溫度到一點時間，自動打開爐門，打開氮氣簾，打開進氣閥通氣，保證爐膛內(nèi)微正壓，同時將抽風罩下降到該層爐膛將爐膛內(nèi)排出的氮氣抽走，同時輸出機械手允許動作信號，等待機械手取料后加料，待機械手發(fā)出加料完成信號后關(guān)閉爐門，關(guān)閉氮氣閥，抽風罩回到原位。

在斷電、缺相、斷偶、超溫、過載、短路、過電壓、爐門動作異常等情況下，聲、光報警、保護相關(guān)部位運行互鎖功能。

電量采集系統(tǒng)：采用10.4i n觸摸屏進行電量監(jiān)控，把每區(qū)的電流電壓表信號傳到上位機進行電量控制，需要隨時監(jiān)視加熱爐的工作電流和電壓，對于三相加熱爐需要折算顯示每相功率（有功功率）實際功耗的累計，每區(qū)缺相，低電流進行警報功能。