熱處理車間的PLG控制

徐俊南　凌杰

[摘要]在熱處理車間的烘房設計中，溫度的控制問題是首要解決的問題之一。由于工件在熱處理的過程中對溫度的要求很好。溫度過高或是過低都有可能產出不合格的產品，而對于預熱和加熱的時間也都有十分嚴格的要求，但是我國目前大多數工廠的熱處理車間仍然是在依靠經驗進行操作，成品率很低，受人為因素影響很大。所以一套合理的烘房自動控制系統將在工件的熱處理過程中起到十分重要的作用。

[關鍵詞]PLC 烘房 熱處理

1.熱處理車間烘房控制系統的現狀

熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數之一，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。另外轉變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內外溫度一致，使顯微組織轉變完全。冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，但主要是控制冷卻速度。從此可以看出加熱的溫度控制，以及加熱和冷卻的時間控制都將對加工工件的優劣產生極其重要的作用。從當前我國大多數工件熱處理車間的實際情況來看，影響工件熱處理質量的主要因素是工藝參數的控制手段太落后，大多數還處于手動控制階段，受人為因素影響明顯，隨意性大，控制誤差偏高，質量不穩定。有些車間，雖然有微機控溫的爐子，但也僅限于單臺控制。因此，用ple對熱處理車間的烘房進行控制將會很大程度地提高所生產工件的質量。

2.熱處理車間烘房PLC控制系統設計內容及任務

用PLC做控制器，完成烘房開、關門的自動控制，完成工件在烘房低溫區、高溫區定時加熱的控制，完成烘房溫度自動檢測與控制的全過程。從而提高生產設備的自動化程度。該系統應具有手動和自動兩種工作方式，并應備有必要的短路、過載、失壓保護等功能。

3.熱處理車間烘房控制系統的設計方案

本次設計是用PLC做控制器，完成烘房開、關門的自動控制，完成工件在烘房低溫區、高溫區定時加熱的控制，完成烘房溫度自動檢測與控制的全過程。從而提高生產設備的自動化程度。

3.1在開啟烘房時，為縮短空烘房升溫時間，提高烘房升溫速度，讓烘房內壁上的四組電阻加熱器全部投入加熱。當烘房高溫區的溫度超過200%時，切除兩組50KW電阻加熱器；當烘房溫度超過250%時，切除兩組IOOKW電阻加熱器，同時接通兩組50KW電阻加熱器；當烘房溫度達到300%時，使兩組50KW電阻加熱器投入PID自動運行方式，控制電阻加熱器的輸出功率，以確保烘房高溫區保持在300%恒溫。

3.2當烘房高溫區的溫度達到300%，首次對工件進行熱處理之前要將烘房低溫區的電動門打開，當電動門開到位時，傳送帶將工件送入到烘房的低溫區，當工件撞到低溫區內的行程開關時，傳送帶停止傳送，低溫區的電動門自動關閉，電動門關到位后定時15分鐘，時間到后高溫區和低溫區的電動門同時打開，傳送帶繼續將工件進行推進，撞到高溫區的行程開關后，高溫區的電動門關閉，再經過15分鐘的定時，電動門打開，傳送帶將工件傳送到軸流風機的出風口上方，每次當定時器開始定時時軸流風機和低溫區的風機都會自動開始工作。由于ABCD四點之間的距離相等，所以工件可以連續不短的進入烘房依次進行每一道工序的操作，實現不間斷連續工作。

4.系統的組成

本設計采用西門子公司S7-200系列的CPU226做控制器，配合模擬量輸入擴展模塊EM231（4路模擬量輸入）。電動機5臺，兩組分別控制電動門1和電動門2的開關。其余3臺電動機分別控制傳送帶、風機和軸流風機。行程開關6個，電動門1、2上下各有一個，高溫區和低溫區各有一個。電阻加熱器4組分布在烘房高溫區房壁上，以便進行溫度調節。熱電偶4個對高溫區的溫度進行檢測。軸流風機對進行高溫區處理后的工件進行吹冷，電笛1個，工件風冷后由電笛通知工人。

4.1熱處理車間烘房控制系統的報警程序

在本設計中當故障發生時，報警指示燈閃爍，報警電笛鳴響。操作人員知道故障發生后，按消笛按鈕，把電笛關掉，報警指示燈從閃爍變為長亮。故障消除后，報警燈熄滅。另外還設置了試笛按鈕。

4.2 PID回路類型的選擇

在大部分模擬量的控制中，使用的回路控制類型并不是比例、積分和微分三者俱全。例如大部分時候只需要比例積分回路。通過對常量參數的設置，可以關閉不需要的控制類型。

關閉積分回路：把積分時間設置為0，微分作用即可關閉。

關閉比例回路：把比例增益設置為0，則只保留積分和微分項。這時系統會在計算積分項和微分項時自動把增益當做1.0看待。

結論

熱處理車間烘房的設計是熱處理工藝的一個重要環節，烘房加熱系統的好壞直接決定了工件的質量。本論文主要對熱處理車間工件進入烘房的整個過程進行了PLC控制設計，實現了工件從自動進入烘房進行加熱，到送出烘房到軸流風機上進行吹冷全套流程的自動控制設計。