4 使用效果
(1)零件淬火质量提高。硬度均匀,表面无软点,变形返
图2 冷却油液搅拌示意图
11冷却水管 21工件 31搅拌器 41导流装置
修率减少了97%,一级品提高到98%。
(2)为连续生产创造了条件,生产率提高了40%。(3)减少了环境污染,改善了劳动条件。
(4)设备运行可靠,消除了不安全隐患,为安全文明生产提供了保障。
热处理炉群集散控制系统(DCS)
李凡东,陈 鹏
(莱芜钢铁(集团)有限公司技术开发中心,山东莱芜 271104)
DevelopmentofCollectingandDistributingControl
SystemofHeat2treatmentFurnaces
LIFan2dong,CHENPeng
中图分类号:TP273+・5 文献标识码:B 文章编号:025426051(2000)0320044203 我中心热处理实验室开发出一套多台不同种类热处理炉112 系统设计群的集散控制系统,发挥了智能化数字仪表控制精度高、应用该系统设计成DCS控制系统,采用三级控制结构。上位灵活、微机容量大、数据处理快、可进行图形曲线显示和制表级(最高级)采用工控微机作集中管理机,实施上位监视和控等特点,较好地实现了对热处理炉群的集散控制。制。下位级(次高级)采用智能化数字仪表,实施分散控制。
1 控制对象及系统设计
111 控制对象
系统控制对象为11台热处理炉,其中包括小型箱式电阻炉5台,内热式电阻加热管硝盐槽2台,中温外热式电阻坩埚盐浴炉1台,磁性调压高温电极盐浴炉1台,井式气体渗碳炉和简易箱式保护气氛炉各1台。
低位级为手动控制。为确保系统的高可靠性,DCS系统应既可以由上位微机控制管理,亦可降级至控制柜面板分散控制或手动控制。
2 系统硬件配置及功能
系统硬件配置见图1。由上位微机操作台、下位机控制柜及现场传感器和执行器3部分组成。
图1 DCS系统硬件构成简图
44《金属热处理》2000年第3期
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下位仪表都采用带微处理器的智能化数字仪表,控制精度高,并且各个控制仪表相互独立,可靠性好。由上位机设定各控制对象和工艺曲线,通过网络传送给各下位仪表;下位仪表根据上位机传送来的设定值与控制对象的实测值比较,构成闭环控制回路,控制算法在下位仪表中完成。上位机同时通过网络采集各控制对象及下位仪表的各项参数,经过数据处理,以图、表、声等形式在彩显及音响系统显现出来,使操作管理简单、直观。下位机也能脱离上位机单独运行。
21112 上位机功能 对整个生产运行过程进行集中监视、控
制和管理。①管理网络通讯,与下位仪表通讯,读写数据;②
进行数据处理,建立数据库;③通过键盘(或鼠标)可输入、存储、修改各种参数,启动/终止工艺运行;④发出音响报警信息;⑤显示各种工艺流程图,各种控制调节画面、参数表、工艺曲线、趋势图、棒图及控制设备状态、报警信息等;⑥打印机可定时和实时打印数据、图表、工艺曲线、趋势图、报警信息等。
212 控制柜(下位机)及现场传感器、执行器
11台热处理炉的控制部分分别安装于4个控制柜内,其
211 微机操作台(上位机)
21111 硬件配置 主机为台湾研华586/100型机;显示器为SAMPO20″高分辨率彩显;通讯适配器为RS232/422,RS232/485;I/O接口板为32CHDI/DO板。
中№.1～№.3为温度控制柜,№.4为碳势控制柜。配置及功能简述如表1。
表1 控制柜配置及功能
控制柜
编号温度控制柜№.1温度控制柜№.2温度控制柜№.3
控制对象箱式电阻炉1号～4号箱式电阻炉
5号硝盐槽6号、7号盐浴炉8号盐浴炉9号井式渗碳炉10号保护气氛炉
11号
功率/
kW12×41224×220
电压/
V3～380
接线
方式△
Y
控制点数
1×411×21111
传感器
工作
温度/℃
950130065095013009509500～2V0～2V590
控制仪表富士PXY5
4台富士PXY5
1台富士PXY9
2台富士PXY9
1台富士PXY9
1台富士PXY9
1台富士PXY9
1台欧陆808欧陆808
记录仪
EL2100
输出执行器
过流、超温保护、报警
热偶(K)热偶(S)热偶(K)热偶(K)热偶(S)热偶(K)热偶(K)氧探头
氧探头热偶(K)
调节0～
2203～3803～380
△
YDCYY
主变35/调节0～调节212220
3～
2530
3803～380
零触发SCR
0～1000℃调功EL2100移相触发SCR0～1600℃直流调压
零触发SCR
/
调功
零触发SCR速断,声、光报
/
调功警,人工复归移相触发SCR
/
直流调压
零触发SCR
XWGJ2101
调功
零触发SCR
0～1000℃
调功
XWD121001～5V
碳势
井式渗碳炉/
控制柜
保护气氛炉№.4
1
固态继电器驱动电磁阀碳势超限光报警
3 技术指标
311 输入、输出信号处理指标
智能化控制仪表对输入、输出信号的处理指标由仪表选型确定,主要参数如表2;开关量输入反应时间≤2ms;开关量隔离输入信号的隔离电压≥750V(RMS);巡检周期≤2s/点。
序号仪表
表2 智能化控制仪表参数
FUJI2PYX5/9
EURO2808
123456789
输入
输入采样频率
模数转换分辨率控制输出时间比例周期
继电器模块输出特点线性输出程序指示指示精度
热电偶(J.K.T.R.S.B.E等分度)
2HZ12bit1～150s可调240V,2.5A(AC)4～20mA(DC)8段(4斜率、4保
热电偶(K分度)
氧探头
0～200mV(DC)
8HZ12bit
013～80s可调264V,2A(AC)4～20mA(DC)8段(4斜率、4保
312 控制精度
微机和仪表系统控温精度±1℃;碳势控制精度±0.05%
C;渗碳层深度控制精度±0.1mm。
313 网络通信指标
富士2PYX仪表网络通信按照RS-485标准,使用的规程符合富士电气CC数据协议(TN508165-E),传输速度9600bit/s,传输最大距离500m;欧陆2808仪表通信按照RS-422A标准,使用的规程符合ANSIX.38标准,传输速度9600bit/s,传输最大距离112km。网络系统的通讯媒介采用屏蔽线。
温)
双4位LED显示0～9999±0.5%FS+1字温)
双4位LED显示0～9999±0.25%FS+1字
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4 系统软件
411 下位仪表软件
下位仪表软件完成该仪表上过程控制点的实时采样、模数转换处理,并进行系列报警检测,然后处理数字通道。软件还支持实时网络传送功能。
软件主要有4个功能模块:①数据库及网络通讯管理模块;②数据采集、转换及输出功能模块;③控制算法模块;④程序功能模块。
412 上位机软件
上位机软件———热处理炉群控制系统策略软件包,是将通用工控组态软件《组态王》作为前台客户程序,利用VISU2ALC++开发服务程序而完成的汉化小型DCS系统组态控制软件。它运行于中文Windows视窗,属90年代最为流行和广泛使用的人机界面软件。通过图形用户界面(GUI),将各种媒体一体化,以提供更容易的方式访问大量信息,包括图形、动画、文本和声音信息。根据本系统所控对象包括井式气体渗碳炉和保护气氛箱式炉的实际情况,特别加强了对渗碳工艺过程的控制调节、数据处理以及快速模拟计算渗碳最佳方案等功能模块软件,以保证系统控制精度达到最佳。通过屏幕上表示的实时过程图形,可以对整个工艺运行过程进行集中监视、管理、操作。41211 软件组成
(1)画面制作系统———应用开发环境 用于建立图形显示、动画连接、定义数据库以及建立与下位仪表、I/O服务程
序的连接。
(2)画面运行系统———实时运行系统 用于显示由画面制作系统建立的图形画面。41212 软件功能
(1)监视功能 动态显示工况图、工艺流程图;动态显示工艺曲线图;仪表参数显示;故障报警显示和语音;实时趋势和历史趋势;操作提示。
(2)控制功能 在线改变开关量状态,如启动/终止工艺运行,阀门开关控制等;在线进行给定值、输出值(功率)、超限值、PID参数的调整;根据系统要求对回路进行某些特殊控制,如相关动态、模糊控制等。
(3)管理功能 储存工艺程序曲线;快速模拟计算渗碳最佳方案和最佳合理渗碳时间;实时报表显示和打印;历史趋势报表显示和打印;数据统计和保存;定期或随机打印数据、报表、曲线、图形等。
5 结论
(1)在热处理实验室采用此DCS控制系统,安全可靠,
便于管理,效率高,工艺运行稳定。
(2)本DCS控制系统引入计算机、智能化数字仪表、网络通讯、数据库等技术,把电阻炉可控硅过零触发调功、电极浴炉可控硅移相触发调压、硅碳棒炉可控硅移相触发调压和气体渗碳炉渗碳过程自动控制合为一体,实现了多台多种类炉群的集散控制,大型的热处理车间可以作为借鉴。
(收稿日期:1999206205)
中国机械工程学会热处理分会第5届理事会工作总结
(1995年9月～1999年9月)
第5届理事会期间正值我国各项改革全面深入开展的重要时期,国家机构调整和科研院所改制,给学会工作提供了前所未有的机遇和更广泛的活动空间。但大中型企业经济形势依然严竣、科研及技改项目的减少和经费的严重不足给科技人员参加学术活动带来了许多困难,也对学会的各项工作造成了较大的影响。
第5届理事会继承和发扬我会“团结、奋进、求实、奉献”的优良传统和工作作风,团结和依靠广大热处理科技工作者,在上级学会的正确领导下,在挂靠单位及各省市兄弟学会的大力支持下,在老一辈学会工作者的殷切关怀下,在全体理事和秘书处成员的共同努力下,尤其是李健同志出任我会理事长以来,克服种种困难,使各项工作进展顺利。现将第5届理事会工作总结如下:
本届理事会期间,由学会秘书处与中国热协于1997年联合组织举办了“热处理生产技术改造研讨会”,1999年召开了“热处理设备及技术发展研讨会”,会上交流了技术改造和引进消化吸收的经验,通过讨论对热处理设备发展方向有了一个比较明确的思路,提出热处理设备的系统可靠性差和自动化程度低是我国热处理设备技术的重要问题,今后并要注意节能和环保。参加两次会议的共有180余人。
青年工作委员会的学术活动也是我会学术工作的一个重要方面。1996年11月在西安召开了第5届全国青年热处理年会,与会代表45人,论文以《国外金属热处理》增刊形式出版,收入论文69篇。1998年11月举办的第6届青年热处理年会是以中国机械工程学会第3届全国青年学术会议分会场的形式进行的,会议论文集由机械工业出版社出版。
1997年在第5届3次理事扩大会议期间,听取了潘健生教授题为“淬火过程的计算机模拟”的报告,还组织了以“未来的热处理和热处理技术”为题的技术论坛,先后有15人发言,另有两名书面发言,对我国热处理现状,在机械工业中的重要性,在先进制造技术中的地位,热处理重点发展方向,热处理行业宏观问题、政策、体制、专业化生产、技术进步与推广、设备与市场、学科发展与行业发展的关系等问题进行了广泛的讨论。
总之,通过这些会议及时交流了本专题领域内的新成果、新经验,探讨了进一步的努力方向,对促进技术发展起到了一定的作用。
1 学术活动
学术活动是我会的中心工作,也是学会工作的生命线。学术活动由国内学术交流和国际学术交流两部分组成。国内学术交流有每4年一次的全国性大会,由学会秘书处直接举办;专题性学术会议分别由各技术委员会举办,每2～3年一次;还有不定期的技术座谈等。国际会议有两种形式:请进来和走出去。在国内举办国际会议是不定期的,根据形势和需要申办。
111 国内学术交流
由各技术委员会分别举办的专题学术交流会共18次(见下表),参加人数达1226人次。这些专题会议的共同特点是针对性强、重点突出、形式多样。例如:离子渗氮技术委员会召开了一个小型的会议,专题讨论脉冲电源和微机控制,除邀请3个报告外,会议对有关问题进行了提问和热烈的讨论,与会者获益匪浅。
112 国际学术活动
1998年5月13～15日在北京召开了98’亚洲材料热处理会议,
该会由我会和北京机电研究所共同主办。来自亚洲7个国家及英国
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