热处理车间的PLG控制

徐俊南　凌杰

[摘要]在热处理车间的烘房设计中，温度的控制问题是首要解决的问题之一。由于工件在热处理的过程中对温度的要求很好。溫度过高或是过低都有可能产出不合格的产品，而对于预热和加热的时间也都有十分严格的要求，但是我国目前大多数工厂的热处理车间仍然是在依靠经验进行操作，成品率很低，受人为因素影响很大。所以一套合理的烘房自动控制系统将在工件的热处理过程中起到十分重要的作用。

[关键词]PLC 烘房 热处理

1.热处理车间烘房控制系统的现状

热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全。冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，但主要是控制冷却速度。从此可以看出加热的温度控制，以及加热和冷却的时间控制都将对加工工件的优劣产生极其重要的作用。从当前我国大多数工件热处理车间的实际情况来看，影响工件热处理质量的主要因素是工艺参数的控制手段太落后，大多数还处于手动控制阶段，受人为因素影响明显，随意性大，控制误差偏高，质量不稳定。有些车间，虽然有微机控温的炉子，但也仅限于单台控制。因此，用ple对热处理车间的烘房进行控制将会很大程度地提高所生产工件的质量。

2.热处理车间烘房PLC控制系统设计内容及任务

用PLC做控制器，完成烘房开、关门的自动控制，完成工件在烘房低温区、高温区定时加热的控制，完成烘房温度自动检测与控制的全过程。从而提高生产设备的自动化程度。该系统应具有手动和自动两种工作方式，并应备有必要的短路、过载、失压保护等功能。

3.热处理车间烘房控制系统的设计方案

本次设计是用PLC做控制器，完成烘房开、关门的自动控制，完成工件在烘房低温区、高温区定时加热的控制，完成烘房温度自动检测与控制的全过程。从而提高生产设备的自动化程度。

3.1在开启烘房时，为缩短空烘房升温时间，提高烘房升温速度，让烘房内壁上的四组电阻加热器全部投入加热。当烘房高温区的温度超过200%时，切除两组50KW电阻加热器；当烘房温度超过250%时，切除两组IOOKW电阻加热器，同时接通两组50KW电阻加热器；当烘房温度达到300%时，使两组50KW电阻加热器投入PID自动运行方式，控制电阻加热器的输出功率，以确保烘房高温区保持在300%恒温。

3.2当烘房高温区的温度达到300%，首次对工件进行热处理之前要将烘房低温区的电动门打开，当电动门开到位时，传送带将工件送入到烘房的低温区，当工件撞到低温区内的行程开关时，传送带停止传送，低温区的电动门自动关闭，电动门关到位后定时15分钟，时间到后高温区和低温区的电动门同时打开，传送带继续将工件进行推进，撞到高温区的行程开关后，高温区的电动门关闭，再经过15分钟的定时，电动门打开，传送带将工件传送到轴流风机的出风口上方，每次当定时器开始定时时轴流风机和低温区的风机都会自动开始工作。由于ABCD四点之间的距离相等，所以工件可以连续不短的进入烘房依次进行每一道工序的操作，实现不间断连续工作。

4.系统的组成

本设计采用西门子公司S7-200系列的CPU226做控制器，配合模拟量输入扩展模块EM231（4路模拟量输入）。电动机5台，两组分别控制电动门1和电动门2的开关。其余3台电动机分别控制传送带、风机和轴流风机。行程开关6个，电动门1、2上下各有一个，高温区和低温区各有一个。电阻加热器4组分布在烘房高温区房壁上，以便进行温度调节。热电偶4个对高温区的温度进行检测。轴流风机对进行高温区处理后的工件进行吹冷，电笛1个，工件风冷后由电笛通知工人。

4.1热处理车间烘房控制系统的报警程序

在本设计中当故障发生时，报警指示灯闪烁，报警电笛鸣响。操作人员知道故障发生后，按消笛按钮，把电笛关掉，报警指示灯从闪烁变为长亮。故障消除后，报警灯熄灭。另外还设置了试笛按钮。

4.2 PID回路类型的选择

在大部分模拟量的控制中，使用的回路控制类型并不是比例、积分和微分三者俱全。例如大部分时候只需要比例积分回路。通过对常量参数的设置，可以关闭不需要的控制类型。

关闭积分回路：把积分时间设置为0，微分作用即可关闭。

关闭比例回路：把比例增益设置为0，则只保留积分和微分项。这时系统会在计算积分项和微分项时自动把增益当做1.0看待。

结论

热处理车间烘房的设计是热处理工艺的一个重要环节，烘房加热系统的好坏直接决定了工件的质量。本论文主要对热处理车间工件进入烘房的整个过程进行了PLC控制设计，实现了工件从自动进入烘房进行加热，到送出烘房到轴流风机上进行吹冷全套流程的自动控制设计。