一、概述 

    工件的熱處理是機械加工過程中的重要工序之一，熱處理電爐的控制水平在整個產品質量控制中具有舉足輕重的地位。目前大多數熱處理車間的電爐溫度控制仍在使用電子電位差計（圓圖表）和交流接觸器，從準確度、控溫水平及自動化程度等各方面均難以滿足現代產品生產的要求；部分采用智能儀表的電爐，尚存在儀表操作復雜、易出差錯的問題，在一定程度上限制了企業(yè)的發(fā)展。因此，熱處理行業(yè)迫切需要進行技術改造，引入現代測控技術，提高工藝裝備水平。

    熱處理車間電爐控制系統(tǒng)與其它行業(yè)的自動控制相比，屬于工藝流程的控制，測控參數雖然較多，但各測控參數可能在整個運行過程中幾乎不需要調整。儀表通過計算機將各電爐組成了一套控制系統(tǒng)，各電爐仍保持著自己的獨立性，互相之間在工作上沒有必然的，各電爐都要按照裝爐工件的具體工藝曲線實施控溫，每臺電爐所運行的工藝不是固定的，需隨工件及處理工序而變，因此要求工藝曲線的顯示、編輯、處理必須直觀、方便。

    由我公司開發(fā)的熱處理控制系統(tǒng)，充分考慮了熱處理行業(yè)的特點和各種個性化需求，既適用于新建項目的電爐設備配套，也適用于傳統(tǒng)熱處理車間的技術改造?？梢栽谏衔粰C或觸摸屏上編輯、編制各種工藝曲線，下裝到控制儀表，直接控制電爐儀表的啟動、暫停及停機，具有較高的自動化。實時記錄電爐溫度曲線，并可查詢歷史溫度曲線，具有過去系統(tǒng)無法相比的*性，其特點是可靠性高，性能穩(wěn)定，抗*力強，維護及系統(tǒng)擴展成本大大降低。

二、臺車爐自動化控制系統(tǒng)方案介紹

    由武漢輝達工控技術有限公司開發(fā)的新型智能觸摸屏溫度控制柜，采用10”真彩觸摸屏作為人機界面，帶USB接口及2個通訊接口，兼容串口MODBUS-RTU協議。 通過專業(yè)組態(tài)軟件設計，對電爐各區(qū)進行監(jiān)控。采用武漢輝達HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊作為主控單元，實行三相可控硅調壓控制，控制柜設計總功率為75KW，可滿足0-1200℃溫度范圍內0.5％的控溫精度。

控制柜面板示意圖

    為使爐內的溫度達到均勻的要求，爐溫控制系統(tǒng)主控儀表采用武漢輝達工控技術有限公司HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊，進行爐溫的控制，該智能PID觸發(fā)模塊集PID調節(jié)與可控硅觸發(fā)輸出功能于一體，既可實現常規(guī)PID儀表的調節(jié)控制功能，還可根據輸入信號、實際反饋信號與PID運算調節(jié)可控硅觸發(fā)導通角的大小，實時監(jiān)測并自動調節(jié)控制可控硅起到控制爐溫的功能。

HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊

   HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊具有RS-485通訊接口，采用標準MODBUS-RTU通訊協議，支持多種通信波特率，zui高可達19.2Kbps。通信接口具有高壓、大電流沖擊等保護功能，通過MODBUS-RTU通訊可實現模塊與觸模屏、上位機等人機界面操作。

    HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊帶I2C顯示接口，支持外部擴展數顯手持設定面板，配置后可按鍵查看、設置所有參數，從而實現了其常規(guī)儀表面板按鍵式操作。

    HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊具有*的智能PID控制算法，具有的自整定、自適應功能，多種量程設定，可根據設置的工藝曲線（可設置50段）分別設定升溫速度、保溫溫度保溫精度和降溫速度，實現升溫斜率、保溫溫度、保溫時間和降溫的自動調節(jié)控制，并可顯示理論值和實測值，提高了控制水平和控溫精度；，實現采用AC100-240V寬范圍工作電源，使用時無須擔心電源電壓變化波動。

    HD-M-ZA5911RS485一體化智能觸發(fā)PID溫控模塊能夠自動或手動調節(jié)可控硅輸出功率的大小，這樣可以更好的控制爐膛內的爐溫均勻性，手動調節(jié)功率后，系統(tǒng)會根據手動調節(jié)的功率來進行自動控溫，操作方便，控溫。

    加熱主控制系統(tǒng)采用大功率可控硅組合單元，鋁合金散熱加全套風冷及熱保護系統(tǒng)，同時配備自動斷路開關和快熔器作二級保護。

    采用大電流接觸器作為爐膛溫度保護單元，一旦可控硅因故障被擊穿后，在如果沒有安裝大電流保護接觸器的情況下，電流將無法控制，即使安裝報警裝置也不能夠切斷主控電源，如果在操作人員離開的情況下，爐膛內的溫度將處于失控狀態(tài)，但安裝了大電流保護接觸器后，一旦可控硅被電流擊穿后爐膛達到上限超溫報警值后，在報警的同時接觸器可以切斷主電源，可以可靠地保證爐膛內的正常運行，避免了爐膛在失控后產生的損失。

    本系統(tǒng)采用輝達HD-D4400N功能模塊實現爐門升降、循環(huán)風機啟動/停止控制，具有可靠的電器連鎖性；能與電加熱系統(tǒng)實現連鎖保護，聲光報警、消音復位功能。該功能模塊支持標準MODBUS-RTU通訊功能，能夠與觸摸屏或上位機通訊，實現人機界面顯示及上位機DCS操作控制功能。

     系統(tǒng)采用國內的MCGS昆侖通泰10”觸摸屏，該觸摸屏支持標準MODBUS-RTU通訊協議。通過屏與一體化觸發(fā)溫控模塊及PLC通訊，實現人機畫面操作功能。

DL-4300三相電量模塊

三、系統(tǒng)整體設計概述

    整個系統(tǒng)的物理結構采用三層分布式網絡架構，*層為現場一次設備數據采集傳感器（溫度、壓力傳感器等）；第二層為智能溫度調節(jié)模塊（或者PLC等智能單元）；第三層為觸摸屏控制系統(tǒng)，通過現場總線監(jiān)控與控制單元通訊，組成DCS系統(tǒng)。

四、 功能模塊概述 

  武漢輝達工控技術有限公司

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