試論PLC在感應加熱裝置上的應用

胡天博 秦施

沈陽中航機電三洋制冷設備有限公司 遼寧沈陽 110000

PLC技術因其控制器可編程功能，具有高效、便捷、易操作等優勢，從而在控制領域、工業領域得到普及應用。一般來說，感應加熱裝置因控制相對簡單，相關機械設備種類較少，從而無法使用PLC進行溫度控制。近年來自動化技術的發展，生產線隨之遞增，從而工業領域中逐漸應用PLC，以此提升工業生產質量，實現溫度精準控制。

1 感應加熱裝置系統

想要確保釬焊質量達到合理參數范圍，便需要在焊接溫度方面加以控制。在結合銀點和觸指時需根據釬焊質量自動控制焊接溫度，以確保觸頭質量達到預期理想要求。焊接觸頭需要通過高頻加熱后利用陶瓷棒進行敲擊，但焊接時存在較高溫度，從而需要利用噴水冷卻，焊接周圍存在煙霧、焊渣與蒸汽等物質，且焊接范圍相對較小，在加熱線圈和工件之間只有狹小的空間，從而需要技術人員在測溫時滿足環境需求。當處于惡劣環境下，可采用德國IMPAC公司的IGA5MB20非接觸式紅外光導纖維輻射測溫技術。IGA5M20具有較寬的溫度檢測范圍（250-3000℃），極小的溫度檢測光斑，最小可達2mm，測量的準確性很高，2ms的反應時間，便于檢測加熱時溫度峰值的速度。且該技術存在定位功能與激光效果，溫度檢測時可在加熱位置通過光斑進行定位，由此確保溫度檢測準確。同時，檢測距離為4m左右，鏡頭可避免水蒸氣影響，在惡劣環境下也具備IP65防護能力，確保工作順利。此外，該技術具備自帶串口，可連接PC，通過InfraWin對模擬量輸出、曝光時間與發射率等參數進行精準調控，并根據趨勢圖中的溫度變化情況對測溫過程進行合理分析[1]。

2 PLC系統選型

PLC作為感應加熱裝置的控制核心處，對整個控制環節具有決定性作用，其硬件系統主要由電源借口、輸出借口、輸入借口與CPU共同組成，選取PLC硬件型號應充分考慮硬件通信口、運算能力、I/O點數與存儲量等。同時，選取PLC之前要根據實際要求計算I/O點數，用于設置模塊擴展與選取型號，在在滿足系統要求的前提下，盡可能選取造價低廉的PLC。根據PLC的選型原則，系統選擇了SiemensS7-200型PLC，其外部擴展一個具有4路模擬量輸入、一路模擬量輸出的EM235模塊。PLC與上位機（PC）的通信采用點對點的PPI協議，PLC作為從站，PC機作為主站，使用PPI電纜把PLC的R S-485通信接口與PC機的R S-232通信接口連接起來。

2.1 選擇氣缸型號

選擇缸徑為63mm的雙作用氣缸，選用2位5通電磁閥控制氣缸的供氣。

2.2 選擇中頻電源

被加熱鍛件為中小型棒料，故系統采用功率為250kW、頻率為2500Hz的中頻電源。

2.3 選擇檢測設備

選擇PLC溫度設備可應用I R TX-4CK，利用紅外技術進行溫度檢測，該系統由數字技術與紅外探頭構成，可顯示溫度、變換溫度與測量溫度，還具備數字濾波和調校效果。同時，該技術可輸出2點報警，自由選擇下限報警和上限報警等方式。可在工業環境內進行安裝，因工業干擾相對較強，報警靈敏度可滿足其應用需求，它可設置輸出效果，它能獨立設置變送輸出，并以標準電壓、形式輸出測量、變換后的輸出顯示值，同時它在工業現場也具有優良的防護能力。

3 PLC在感應加熱裝置上的應用方法

3.1 感應裝置調整

想要精準控制PCL感應加熱設備裝置溫度，避免完成焊接后功率輸出突然中斷導致溫度過強問題，可將溫度值設定在溫度調整結束與溫度開始調整的上下區間內，確保焊接功能分為三段。如若焊接中實際溫度相比開始溫度低，焊機可持續輸出恒定功率，確保短時間內加熱裝置達到設定的溫度值區間。當加熱裝置溫度相比開始溫度較高時，感應裝置輸出功率則由設定功率斜率下降，至溫度滿足溫度設定需求后完成，以避免溫度過沖問題。當設定溫度與當前溫度一致，因為之間的調節情況會導致溫度發生升幅，直至解決溫度調整后的整個過程內，輸出功率保持在低區間情況下根據相應等差斜率來保持溫度。如當前溫度與結束溫度一致則輸出功率會發生切斷，由此結束溫度調整[2]。

3.2 溫度控制方法

在控制PLC感應加熱裝置溫度時會涉及到很多參數信息，不僅存在模擬量輸入所反饋的溫度值與模擬量輸出給定的熱功率，其他參數也需要根據工藝需求及時調整。將溫度通過程序反饋后通過整數轉實數移入中間變量，在實數轉整數后以中間變量作為功率給定值進行模擬輸出，焊機感應加熱裝置只能作為百分數功率給定指。當中間變量通過實數型表示低于600℃溫度時，則以50%功率恒定輸出。想要避免在此過程中發生溫度沖突問題，當溫度到達630℃時，焊機就以等差比為4的斜率減小焊接功率，即在630～640℃內，溫度每上升1℃，功率輸出減小4%，直到焊接溫度到達設定值640℃。焊接功率下降不能太快也不能太慢，可以根據工藝要求進行調整。例如差值在4%時，需根據生產工藝對溫度控制時間與溫度值需求進行控制，以確保產品生產質量。如若設置值保持在640℃時，則產品焊接功率則以2的數值斜率從等差比輸出功率10%開始進行功率縮減。即在640-645℃內，溫度每上升1℃，功率輸出減小2%，如若感應加熱裝置中溫度結束值為645℃，則焊接功率將回歸0數值，確保后續焊接工作保溫時間足夠。

4 結語

PLC感應加熱裝置可通過控制系統實現溫度加熱，應用測溫技術在紅外檢測下精準測量工件溫度，有效打破傳統肉眼判斷方式，無法精準測量工件溫度的問題，促使企業可有效規范熱處理加工工藝，利用該技術為后續生產與鍛造提供更高效率。通過實踐表明，應用感應加熱裝置具有較高的穩定性、持續性與安全性，效果較為顯著。