UDC控制儀表、DPR記錄儀表在熱處理設備中的應用

江智軒

(昌河飛機工業(集團)有限責任公司，江西 景德鎮 333002)

1 UDC系列控制儀表概述

霍尼韋爾UDC系列控制儀表是一種基于微處理器的獨立控制器，具有高性能、高精度、操作簡單、適用范圍廣等優點。輸入信號多樣化，可連接熱電偶、熱電阻等溫度傳感器以及真空、壓力等傳感器；輸出信號類型可選擇繼電器、電流、SSR等多種模式；同時具有程序段設定、報警、多回路控制、雙重控制等功能，可以實現溫度、壓力及其他過程變量的完美控制[1]，在昌河飛機工業(集團)有限責任公司的各種熱處理設備上已經廣泛應用。霍尼韋爾溫控儀表主流型號有UDC1200、UDC2500、UDC3300以及UDC3500，可根據熱處理設備實際控制類型進行選型，在儀表內部完成相關參數設定組態后進行應用。

以UDC2500型號為例，儀表外觀如圖1，組態參數菜單如圖2。通過Setup按鍵可以進行主菜單選擇、Function按鍵進行子菜單選擇、上下按鍵調整參數值、Display按鍵用于儀表下排顯示參數切換、M-A Reset用于手自動交替選擇及重置限位繼電器、SP Select用于設定程序啟動，儀表操作簡便，且各型號儀表操作及參數設置方法大同小異。參數設定過程中主要使用到TUNING(PID參數設定)、OUTALG(輸出類型選擇)、INPUT(輸入信號設定)、CONTRL(控制參數設定)、COM(通訊參數設定)等幾個菜單。

圖1 UDC2500控制儀表Fig.1 Control instruments of UDC2500

圖2 UDC2500組態參數表Fig.2 UDC2500 parameter list

2 UDC系列控制儀表應用案例

2.1 法國ETUVES烘箱UDC1200控制儀表的應用(溫度控制)

該設備使用J型鎧裝熱電偶作為控溫熱電偶，在爐膛上方具有4個加熱單元、4個循環風機以及4個冷卻排風機，控溫系統由4塊獨立的UDC1200儀表單獨進行控制。該儀表使用了1組信號輸入端子，3組信號輸出端子，1組通訊端子。輸入端子連接爐內控溫熱電偶溫度信號，3組輸出信號分別用于控制SSR通斷進行加熱、爐內冷卻風機的啟動停止以及傳輸溫度信號至記錄儀表進行打印。當爐內溫度小于儀表設定值時，儀表輸出信號至SSR固態繼電器控制其接通啟動加熱[2]，通過P、I、D參數綜合控制使升溫不過沖、保溫穩定，需要降溫時儀表停止加熱輸出；同時輸出信號使冷卻風機交流接觸器吸合，冷卻風機運轉將爐內熱量排出，實施降溫。該儀表能夠通過RS485通訊實現與上位機的數據傳輸[3]，通過上位機編寫工藝程序，并實時監控溫度數據。UDC1200儀表控制系統示意圖如圖3。

圖3 UDC1200控制溫度示意圖Fig.3 Schematic diagram of UDC1200 temperature control

2.2 美國威斯康辛烘箱UDC2500控制儀表的應用(溫度及真空控制)

該設備用于復合材料的膠接固化，在加熱系統的基礎上還配備了一套抽真空系統，用于復合材料真空袋抽真空。加熱控制系統與真空控制系統均使用UDC2500系列儀表進行控制，但儀表內部所帶模塊組件有所不同。加熱系統使用UDC2500-C0系列儀表，使用1組輸入2組輸出，輸入端子連接爐內控溫熱電偶溫度信號，2組輸出端子分別用于輸出4～20 mA電流至調功器控制加熱電流[4]以及輸出控制排氣風門開啟閉合的輔助信號，溫控儀表控制系統示意圖如圖4。真空控制儀表使用UDC2500-EE系列儀表，雙機電繼電器輸出。當真空度低于設定值時，儀表繼電器1閉合，抽真空電磁閥通電打開，開始抽真空。當真空度大于設定值時，繼電器1斷開，繼電器2閉合，進氣閥通電打開，開始通大氣降低真空度。 真空控制儀表控制系統示意圖如圖5。

圖4 UDC2500溫度控制示意圖Fig.4 Schematic diagram of UDC2500 temperature control

圖5 UDC2500真空控制示意圖Fig.5 Schematic diagram of UDC2500 vacuum control

2.3 德國肖茨熱壓罐(溫度控制)

德國肖茨熱壓罐采用UDC2500系列儀表作為控溫表，輸出類型選擇單回路4～20 mA電流輸出。當儀表輸出≥50%時，輸出12～20 mA電流至轉換器，等量變換為4～20 mA至調功器開始加熱；儀表輸出≤50%時，輸出4～12 mA電流至兩個口徑不同的冷卻閥組，用于保溫調節及冷卻，儀表控制示意圖如圖6。

圖6 熱壓罐UDC2500溫度控制示意圖Fig.6 Schematic diagram of UDC2500 temperature control for the autoclave

綜上對3種熱處理設備上的霍尼韋爾UDC控制儀表的應用情況進行了簡單說明，通過應用UDC系列儀表，溫度、真空、壓力等過程變量均能夠達到良好的控制效果，到達工藝設定點不過沖且能夠保持穩定。當然還有其他多種應用場合，需要根據實際情況對儀表內部模塊、參數進行相關更改。

3 DPR記錄儀表概述及應用

霍尼韋爾DPR系列有紙記錄儀是一款多通道、高精度的工藝圖表記錄儀器，記錄精度達到0.05%，同時最多可提供64路信號輸入通道，可連接熱電偶、熱電阻、mV、mA、V等多種模擬量，對應量程可在相應范圍內任意設置。目前我公司固化爐、熱壓罐、空氣爐、真空爐等大部分熱處理設備均在使用DPR250有紙記錄儀表(記錄紙寬度250 mm)作為零件工藝圖表打印記錄儀器，見圖7。

圖7 DPR系列記錄儀表Fig.7 DPR series recorder instrument

該儀表使用較為簡單，調試人員設置好相關通道參數后，設備操作人員只需要通過F1按鍵啟動/停止打印即可，啟動后儀表會自動打印記錄傳感器數據變化過程。以設置儀表通道輸入類型為例(每個通道號都需要單獨設置參數)，在儀表后端連接好信號線路后，通過SET UP按鍵進入READ/WRITE-ANALOG INPUT模擬量輸入菜單對SENSOR(傳感器類型)、RANGE(傳感器量程)、HIGH VALUE、LOW VALUE(傳感器數值上下限)、BURNOUT(斷路報警類型)等子菜單進行參數設置，完成設置后通過DISPLAY按鍵回到初始界面，在儀表顯示面板上對應的通道號中能夠正常顯示傳感器數值。但目前霍尼韋爾DPR系列有紙記錄儀已經停產多年，電氣備件基本無法采購，一旦損壞只能升級為無紙記錄儀，或者利用其他品牌的有紙記錄儀進行替代更換，所以針對DPR有紙記錄儀日常的維護保養工作，作以下簡單介紹：

1)使用專用清洗劑及潤滑脂定期清洗連接桿并潤滑機架襯套，如圖8所示，該裝置在打印過程中需要頻繁移動，潤滑不良、灰塵過多時移動會有異響，同時影響打印圖表質量。

圖8 機架襯套Fig.8 Frame bushing

圖9 色帶與打印頭Fig.9 Ribbon cartridge and print head

2)定期清潔打印頭，打印頭長期與色帶接觸后顏料會附著在打印頭部，如圖9所示，容易打花工藝圖表，需要定期使用酒精等溶劑清潔打印頭與色帶接觸的部位。

3)定期檢查傳動皮帶松緊情況，可以通過啟動操作面板上的PRINT-邏輯抽點打印功能，儀表會有序的自動打印所有通道的測量數據，打印出的數據應排列整齊，若傳動皮帶存在老化松動現象，則打印出的數據排列會有偏差，此時應盡快更換傳動皮帶。

4)定期進行打印精度自校準工作(至少每月檢查一次)，此類有紙記錄儀表長期使用后必然存在打印誤差，可以通過儀表自帶的SERVICE-PRINTER菜單對0%刻度與100%刻度進行打印精度進行檢查與自校準工作。

4 總結與展望

本文對霍尼韋爾UDC控制儀表及DPR記錄儀表在熱處理設備上的實際應用和維護做了簡單的介紹。值得一提的是目前熱處理設備記錄儀表中無紙記錄儀的應用已成為發展趨勢，其具備集成度高、日常維護少、可靠性高、通訊穩定等優點[5]，已經逐漸取代各品牌的有紙記錄儀表，昌河飛機工業(集團)有限責任公司也在進行有紙記錄儀改造計劃，努力提前做好設備預防性維修工作。