應(yīng)用于熱沖壓生產(chǎn)線的多層箱式加熱爐控制方案
摘要：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)沖壓成型，變成硬度更高的鋼板。國(guó)家科技部“十二五”汽車零部件輕量化工程項(xiàng)目：國(guó)產(chǎn)化汽車零部件熱沖壓生產(chǎn)線在湖北襄陽(yáng)汽車高新區(qū)開(kāi)始試產(chǎn)，而應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)化熱沖壓生產(chǎn)線的多層箱式加熱爐溫控儀表全部選用廈門宇電自動(dòng)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(dòng)化科技有限公司承建整個(gè)多層加熱爐控制系統(tǒng)工程。
關(guān)鍵詞：熱沖壓；719P智能型調(diào)節(jié)器；701智能化測(cè)量報(bào)警儀；宇電DCS軟件
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(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)構(gòu)成的二級(jí)分布式控制系統(tǒng)，可對(duì)生產(chǎn)工藝曲線進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算、操作、顯示、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程控制；按工藝曲線要求自動(dòng)控制爐內(nèi)的溫度、時(shí)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(jì)地運(yùn)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(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控和工藝參數(shù)設(shè)定值與儀表同等級(jí)改變，從而調(diào)整工藝溫度設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)記錄，歷史數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，打印功能。
全系統(tǒng)：包含溫度控制21區(qū)（兩臺(tái)A/B爐10個(gè)爐膛20溫區(qū)；氮?dú)饧訜?溫區(qū)）、溫度監(jiān)測(cè)10區(qū)；壓力控制11區(qū)（壓力變送器11臺(tái)，進(jìn)氣閥10臺(tái)，放氣電磁閥10臺(tái)，壓力控制閥1臺(tái)）、爐門開(kāi)關(guān)采用光電開(kāi)關(guān)控制（二臺(tái)加熱爐10個(gè)爐門啟閉與機(jī)械手裝卸系統(tǒng)進(jìn)行配合）氮簾10個(gè)點(diǎn)（電磁閥控制，只在爐門開(kāi)氮簾送氮?dú)猓?；抽風(fēng)罩（開(kāi)門前抽風(fēng)罩自動(dòng)下至開(kāi)的爐門上口）以及緊急斷電控制。
溫控系統(tǒng)：多層箱式加熱爐主控儀表選用21臺(tái)719P型50段程序智能調(diào)節(jié)器，輸出4-20mA給SCR三相電力調(diào)功器觸發(fā)可控硅來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)壓功能。719P具備通訊功能，通過(guò)RS485接口將溫度信號(hào)傳送給DCS系統(tǒng)操作站用來(lái)操作及監(jiān)視；同時(shí)，操作員可在操作站上對(duì)調(diào)節(jié)器的溫度設(shè)定值(SP)等信息進(jìn)行修改，達(dá)到溫度的監(jiān)視和控制。當(dāng)然智能調(diào)節(jié)器也可對(duì)溫度進(jìn)行設(shè)定和調(diào)節(jié)。為避免加熱爐AB爐10個(gè)爐膛同時(shí)加熱功率消耗，浪費(fèi)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：一爐膛到溫時(shí)，二爐膛可開(kāi)始加熱，二爐膛到溫時(shí)，三爐膛開(kāi)始加熱……。溫控加熱裝置為武漢一控自動(dòng)化結(jié)合多年電加熱控制經(jīng)驗(yàn)，自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)SCR三相電力調(diào)整器；使用德國(guó)西門康可控硅模塊，高散熱性能的插片式散熱器及耐高溫滾珠軸承式風(fēng)扇組合而成；集三相調(diào)壓/調(diào)功方式為一體，具有自動(dòng)判別相位、上電緩啟動(dòng)、緩關(guān)斷、散熱器超溫等功能。同時(shí)，719P調(diào)節(jié)器輸出跳轉(zhuǎn)并報(bào)警功能開(kāi)關(guān)量信號(hào)，可以控制爐門開(kāi)斷電互鎖，機(jī)械手與爐門互鎖。另增加10臺(tái)701A型顯示儀輸出報(bào)警信號(hào)反饋PLC，使用西門子M227模塊與S7400系統(tǒng)（機(jī)械手）實(shí)行全自動(dòng)化控制，達(dá)到整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線控制的效果。
爐壓控制系統(tǒng)：選用11臺(tái)701AI4L2L2S4儀表與壓力變送器連接，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)爐內(nèi)壓力，設(shè)置上下限范圍使?fàn)t內(nèi)氮?dú)鈮毫刂圃谝欢ǖ臄?shù)值，保證爐內(nèi)熱氣流充分利用,同時(shí)確保爐外冷空氣不會(huì)吸入，達(dá)到節(jié)約能源及均勻爐溫的效果、防止工件氧化。保護(hù)氣體按工作要求自動(dòng)通/斷；爐門按工藝時(shí)間自動(dòng)啟閉。爐門開(kāi)啟抽風(fēng)系統(tǒng)，開(kāi)門時(shí)加熱斷電保護(hù)，抽風(fēng)罩動(dòng)作送風(fēng)至該爐門，爐內(nèi)泄壓，爐門開(kāi)，進(jìn)氣閥開(kāi)，外機(jī)械手裝卸爐膛內(nèi)的工件.機(jī)械動(dòng)作控制分手動(dòng)和自動(dòng)二種控制方式。手動(dòng)方式是每個(gè)設(shè)備都可任意通過(guò)面板按鈕點(diǎn)動(dòng)操作。自動(dòng)方式是按照工藝要求自動(dòng)完成當(dāng)某一層爐膛溫度到一點(diǎn)時(shí)間，自動(dòng)打開(kāi)爐門，打開(kāi)氮?dú)夂煟蜷_(kāi)進(jìn)氣閥通氣，保證爐膛內(nèi)微正壓，同時(shí)將抽風(fēng)罩下降到該層爐膛將爐膛內(nèi)排出的氮?dú)獬樽?，同時(shí)輸出機(jī)械手允許動(dòng)作信號(hào)，等待機(jī)械手取料后加料，待機(jī)械手發(fā)出加料完成信號(hào)后關(guān)閉爐門，關(guān)閉氮?dú)忾y，抽風(fēng)罩回到原位。
安全保護(hù)系統(tǒng)：加熱爐需要有爐門開(kāi)斷電互鎖；氮簾與爐門互鎖；每臺(tái)只能同時(shí)允許一個(gè)爐門打開(kāi)；機(jī)械手與爐門互鎖等。在斷電、缺相、斷偶、超溫、過(guò)載、短路、過(guò)壓、爐門動(dòng)作異常等情況下，聲、光報(bào)警、保護(hù)相關(guān)部位運(yùn)行互鎖功能。
電量采集系統(tǒng)：采用10.4寸觸摸屏進(jìn)行電量監(jiān)控，把每區(qū)的電流電壓表的信號(hào)傳到上位機(jī)進(jìn)行電量控制，需要隨時(shí)監(jiān)視加熱爐的工作電流和電壓，對(duì)于三相加熱爐需要折算顯示每相功率（有功功率）實(shí)際功耗的累計(jì)，每區(qū)缺相，低電流進(jìn)行警報(bào)功能。
結(jié)束語(yǔ)：
多層箱式加熱爐控制系統(tǒng)技術(shù)方案控制效果已達(dá)到設(shè)計(jì)目的，多層箱式加熱爐已經(jīng)投入到正式生產(chǎn)，已經(jīng)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益與價(jià)值，深受用戶滿意。
參考文獻(xiàn)：廈門宇電自動(dòng)化719/719P型精密人工智能調(diào)節(jié)器V8.2版說(shuō)明書
廈門宇電自動(dòng)化700/701智能化測(cè)量報(bào)警儀表V7.6版說(shuō)明書
作者簡(jiǎn)介：黃登峰，武漢一控自動(dòng)化科技有限公司技術(shù)部