PDF《西 门子 PLC在爱协林多用炉中的应用》

第24卷 第 1期

2 0

0 8 年 1月 甘肃 科技Ga ns u Sc i e n c e a n d Te c hn ol o gy 、 , o Z .

2 4 .

1 J a n .

2 0

0 8 西 门子 P L C在爱协林多用 炉中的应 用沈成斌(河北 省唐山市天捷机械有限公 司, 河北 唐山

0 6

3 0

0 4 ) 摘要: 爱协林公司是可控气氛渗碳多用炉 .整个 渗碳过 程由PLC自动 控制 , 通过 人机操作 面板 O P

2 7 0可 以实 现 全部参数 的设 置和工艺编制 , 以及状态监视 .另有 一套 上位机控制系统 , 可 以监 视、 记 录和在线控制 . 关键词 : 系统描述 ;

功能实 现;

人机接 口中图分 类号:TN9

1 1 随 着热处 理 行业 的不 断 的发展 , 客户对热处理 设备的要 求越 来越高,为了满足工 件 的渗 层、硬度、变形等 越来越 高的要求 , 热处 理设备不断的向高科 技 发展 , 目前 可控 气氛热处 理是世界上较高水 平的热处 理工 业炉 , 爱 协林 可控气氛工业 炉 在世 界上享有很 好 的声誉 , 自进 入中国市场 以来 , 一直 以其 高科 技水 准得到客 户 好评 , 通过西门子 S 7系列 P L C及 操作 面板 对整 个热 处理过程自动控 制,保证了热 处 理工 件 的完全 合格.爱 协 林工 业炉有很多种,如多用炉 、 推盘 炉、转底 炉等,这里以多用 炉 为例 介绍一下西 门子 P L C在控制 上 的应用 .

1 系统描述 爱 协林 箱式多用 炉 的控 制 系统 主要 由上 位机 、 P L C、 OP

2 7

0 、

2 6 O

4 / K S

9 8以及 相应的传 感器、执行元件和控 制开 关 等组成 , 对其 主 要功 能分 述如 下:上位机 的主 要功 能是 : 在离线模 拟运算的基 础上,输入、编辑 、 和存 储 多种热 处理 工 艺程 序,实现在 线模拟的控制 或在 线时间控制,显示并贮 存工艺数据和 资料数 据 以及 当前 和历史 的故 障报 警记录.PLC可 编程 序控制器是整个多用炉控制系统的核心 , 它能 够将 设备 的各 种工 作状 态、炉子 的后 室温度、碳势及 油槽 温度 传送 给上 位机 , 同时也 可 以将 上位 机或 OP

2 7 0发送 的工 艺数 据、控制信号 实时进行处理 , 按工艺要求 实 现对 温度 和碳 势的自动控制 . 在PLC内部最 多可 以存储

3 1 个 工艺 程序 , 即0―3 O 号工 艺,其中0号 工艺 为上 位机在线控制的专 用工艺,在OP270方式 下,可以任选

1 ―

3 O号工艺中的任何一种作 为 即要运 行 的工艺 程序.温度 、 碳势 控制 器2604f/KS

9 8 一 l是 爱协 林多用炉上专用 的温度、 碳势的测量和控制装置, 手动状 态 下可 设定 炉温、碳势和油槽温度,具有P、 I 、 D 调 节功能 , 可分别用棒形图、 曲线 图或文字表示炉温、 碳 势和油 槽 温度 的设 定值和实际值 的变 化情况,并可对 其进 行修 正 .例 如:可通 过钢箔定 碳来 修正碳势.并选 择 自动输 入或 手 动输入 C O值 的方式 进行 补偿修正 .同时通过 P R OF I B US通讯协议与 P L C 通讯,传递 温度 及碳 势 等信 息.爱协林 箱式多用炉 控制原 理框图见 图1:图1爱协林多用 炉控制系统原 理框 图2控制 系统 的功能实现 多用 箱式 炉采用电加热或 气体加热,设备由测 量,调节 和控 制装置控 制 .工 件根据工艺 程序的不同有三种 运 动方 式:a)不带中间 冷却的油淬火 工艺程序:内推 拉链将料盘送 到 后室 一热 处理 加热一料盘 被拉 到前室 ~ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第1期沈成斌 : 西 门子 P L C在爱 协林 多用 炉 中的应 用97沉人 油槽淬 火.b)带中间 冷却 的 油淬 火工艺程序:内推 拉链将料盘送 到后 室 一热处 理加热一料盘 被拉到前 室(中间冷却 ) 一料 盘再 次送到后 室 一料 盘被拉到前室一沉人 油槽淬 火.c)气冷淬 火工 艺程序:工件进入炉室加热处理一工件被拉 到前 室气 冷淬 火.整个运 动过 程在 P L C的控 制下自动 完成 , 不需要人工干预, 除非出现故障.动作过程如下 : 自动模 式下 达 到基 本 位置 , 自动条 件满 足,PLC将提 示装 炉,装炉灯 闪烁 .此 时打 开炉前 门( 前 门火 镰要 点燃 , 否则 打不 开前 门) 后 用装 出料装 置 将工 件装入前室 , 装 出料装置 退出,关好 前门,按下 装出炉 结束 按钮 , 之后 P L C根据条件自动 打开中间 门由内推 拉链将 工件 推人后 室 .料 盘 的各个 位置 由凸轮 限位 开关 和后 限位杆 确定 . 热处 理气氛 需要 的介 质 由装 在 炉顶 上 的进气 管 通人 炉内.气 体供 应装置,装在炉侧外墙上.炉上 装有氧探头测量碳势, 为了使炉内气氛均匀炉 内装 有导 向马弗和循环风扇.碳 势的控制由2604/KS98一l智能仪表控制.工 艺程序的运行只和 温度有关 , 温度 达不 到开 始温度,工艺不 会 运行 ;

温度 达到要 求工 艺继 续往 下运 行,即使 碳势没有达到要 求 .三个热 电偶装 在加 热室内,它们分别用于炉温控制,超温报 警 和安全 温度 监测 . 加 热处 理过 程结束后 P L C会 自动 打开中间炉 门,内推拉链 进入后 室 将料 盘抓住 , 然后中间 门完全 打 开将 工件拉 到前 室.气冷淬 火时,为使工件 能够在保 护气氛下快 速均匀地冷 却,必须使 气体 循环 , 为 此前 室装 有循 环风 扇和导风马弗 .循环气体被前室壁冷却 , 由此产生 的热 量经 由充 人油 夹层内的 淬火 油带走,冷却时间完成 后,程序结束 , 将料盘拉 出炉外 . 油淬 火时 , 中 门打 开之前,升降台升高,然后 打开中间 门将 工件 迅速拉出并 下降人油槽,为了提 高油的冷 却能 力,油槽 应高速度循环搅 动 .升 降台有两个载 物架 , 上载 物架 用 于炉子装 料 及二 次装 料,下载物架 负责将 料 盘降人 油槽 中 淬火 .淬 火结 束后 开始淋油 , 最后 工件 出炉 . 二 次装 料操作意味着 炉子内同时 有两盘工 件.淬火时 间很 长是二 次装料的重要前 提,为了节 约时间在 工件 淬人 油槽时,前室可进行 二 次装 料 .炉子 控 制系统 提供 每个 炉子周期装料过程都是 自动 的,如不需要 第二 盘工 件,也可不 装入 . 当第 一盘 工件从后室拉 出降 到油 槽淬火时,换气时间结束后 装料 信号 灯则 闪亮 , 表示可 以装入 第 二盘 工件 .此 时可将 前室门打开 把第 二盘 工件装 入 炉子 前室 .第二盘工件装到前室后 , 按下 装/ 出炉结束 键,之后 P L C根据条件自动 打开中间门由内推拉链 将 工件 推 人后 室,不影响第 一盘工件的工 艺运行 .第一盘工件油淬 火时间结束后 , 根据该工 艺程序 , 升降台 自动上升淋油, 淋油时间结束后 出炉 信号灯 闪亮 , 第 一盘 工件出炉 , 第二盘工件的工 艺 程序继 续运 行 .周 而复始,循环二次装料可以节 约很多时间 .二 次装 料 自动运 行有一个 重要条件,即工件进 入油槽后油的温度至少有3度 以上的升高,否则 下一 盘料 将停 留在 前室 不动.

3 P L C控制系统的特点及组成 P L C是一种 小型、高速、高性能、高可靠 性的工业用 的逻 辑控 制器 , 在工业上的应 用优于微 计算机的,在现 代工业 控制 领域中早 己得 到 了广泛 的应用 . 以PLC的控制功能而言 , 具有严谨、 方便、 易编程 、 易安 装、可靠性高等优 点 .它 通用 性强,适应面广 , 特别 在数 字量 输入/ 输出等逻 辑 控制 领域有无可比拟的优点 .P L C具有丰富的逻 辑控制指令和高级应用指令 , 它提 供高 质量 的硬 件、高水平 的系统 软件 平 台和易 学易 编程 的应 用 软件 平台.另外 , P L C即有自身 的网络 体系又有 开放I/O及 通讯接口, 很容易组建 网络 并实现远 程访问.?对 现场环境的适 应 能力更 强.PLC采用 的西 门子 ( S i e me n s ) 公 司生 产的S7―

3 0 0系列 , I / O 模块全部用数字量的,温度 、 碳势等模拟量 用仪表26O4F/KS

9 8 一 l通 过POF I B US协议与PLC的DP口通 讯,现场的PLC系统通过CP340模块 与控 制室的上 位机进行 通讯,实现 工艺过程的监 视、记录,工艺程序 的 编制 、 防真 、 下传 以及 在 线控制 . 炉子 的操 作模 式有 三种 : 手 动模式 自动模式 调整 模式 模式 的选 择:在控制柜上 自动一 调整 的钥匙开关 打 到调整 一侧........