专利名称：稀有金属板带真空退火炉集散控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于自动控制技术领域，尤其是涉及一种稀有金属板带真空退火炉集 散控制系统。
背景技术：
近年来，稀有金属管材、稀有金属板材已广泛应用于航空航天、航海、核电、石油化 工等领域，而这些行业对稀有金属管材和稀有金属板材的技术性能要求极高，管材和板材 表面不能有氧化现象且对整根管材和板材的性能偏差要求很严。而真空退火是稀有金属管 材和板材生产的重要工艺过程，在无氧化和无污染状态下进行消除应力或再结晶退火，以 消除加工硬化和恢复塑性。不同的真空状态和温度，会对材质产生截然不同的效果，这是一 个精密而复杂的过程，故对退火炉炉温的均勻性和真空度有苛刻的要求，但目前国内自主 研发的生产稀有金属真空退火炉，由于其控制系统和控制技术还不完善，还难以适应稀有 金属管材和稀有金属板材产业的应用研究与发展。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种稀有 金属板带真空退火炉集散控制系统，其控温精度高、均温性好、可靠性高、自适应性和鲁棒 性好，可以很好的满足稀有金属真空退火炉的生产工艺要求。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种稀有金属板带真空退 火炉集散控制系统，其特征在于包括上位机监控系统，通过RS485总线与上位机监控系统 相连的压阻计、真空计、多个温控仪、多个功率调节器和均温巡检仪以及通过ftx)fibUS总 线与上位机监控系统相连的PLC控制器；所述压阻计和真空计与真空退火炉相接并对真空 退火炉内的真空度进行检测后反馈到上位机监控系统；多个温控仪对应连接真空退火炉的 多个温区并根据上位机监控系统输出给其的控制曲线对真空退火炉各个温区内的温度进 行控制；多个功率调节器对应连接多个温控仪、接收温控仪输出的控制信号并根据控制信 号对与其相接的真空退火炉的加热功率进行调节；所述均温巡检仪连接真空退火炉的多个 温区并对真空退火炉内的各个温区的均温性进行检测后反馈到上位机监控系统；所述PLC 控制器分别与冷却系统、炉门小车系统和真空系统相接并对冷却系统、炉门小车系统和真 空系统的工作过程进行控制。还包括与上位机监控系统相接的打印机。所述上位机监控系统为预装有真空退火炉计算机监控软件并配有数据采集板卡 和通讯接口的工控机。所述真空计为成都正华的ZDF-III复合真空计。所述温控仪为欧陆3504温控仪。所述功率调节器为KIT3S晶闸管调功器。所述PLC控制器为西门子S7-300PLC。[0011]所述PLC控制器通过西门子SM321模块和西门子SM322模块分别与冷却系统、炉 门小车系统和真空系统相接。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、本实用新型采用工控机为上位机，PLC控制器、温控仪和功率调节器为下位机， 并采用ftOfibus总线和RS485总线进行上位机与下位机之间的双向通信，构成了 ftOfibus 总线+RS485总线的多总线网络结构集散控制系统，能够充分利用不同总线各自的优势，上 位机监控系统不仅能够输出控制信号给PLC控制器、温控仪和功率调节器，还能够将现场 设备的启停信号、限位反馈、报警量、报警值以及温控仪和功率调节器中的控制参数都采集 上来并显示在相应设计好的画面中，还可以进行记录、存储、打印和在线运算，实现了真空 退火炉退火过程工艺参数检测与生产全过程的优化控制。2、本实用新型解决了大型真空退火炉多温区加热温度精确度控制难度大的难题， 大大提高了控温精度，控温精度< 士0.7°C。3、本实用新型解决了大型真空退火炉多温区加热均温性控制难度大的难题，大大 提高了均温性，轴向和径向炉温均勻度彡士3°C。综上所述，本实用新型具有很高的温度精度和均温性、良好的可靠性以及自适应 性和鲁棒性，可以很好地满足稀有金属板带真空退火炉的生产工艺要求。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的结构示意图<附图标记说明1-上位机监控系统；4-温控仪；7-PLC 控制器；10-炉门小车系统；2-压阻计； 5-功率调节器 8-真空退火炉 11-真空系统；3-真空计； 6-均温巡检仪 9-冷却系统； 12-打印机。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括上位机监控系统1，通过RS485总线与上位机监控系 统1相连的压阻计2、真空计3、多个温控仪4、多个功率调节器5和均温巡检仪6以及通过 Profibus总线与上位机监控系统1相连的PLC控制器7 ；所述压阻计2和真空计3与真空退 火炉8相接并对真空退火炉8内的真空度进行检测后反馈到上位机监控系统1 ；多个温控 仪4对应连接真空退火炉8的多个温区并根据上位机监控系统1输出给其的控制曲线对真 空退火炉8各个温区内的温度进行控制；多个功率调节器5对应连接多个温控仪4、接收温 控仪4输出的控制信号并根据控制信号对与其相接的真空退火炉8的加热功率进行调节； 所述均温巡检仪6连接真空退火炉8的多个温区并对真空退火炉8内的各个温区的均温性 进行检测后反馈到上位机监控系统1 ；所述PLC控制器7分别与冷却系统9、炉门小车系统 10和真空系统11相接并对冷却系统9、炉门小车系统10和真空系统11的工作过程进行控 制。另外，本实用新型还包括与上位机监控系统1相接的打印机12。[0026]本实施例中，所述上位机监控系统1为预装有真空退火炉计算机监控软件并配有 数据采集板卡和通讯接口的工控机。所述真空计3为成都正华的ZDF-III复合真空计。所 述温控仪4为欧陆3504温控仪。所述功率调节器5为KIT3S晶闸管调功器。所述PLC控 制器7为西门子S7-300PLC。所述PLC控制器7通过西门子SM321模块和西门子SM322模 块分别与冷却系统9、炉门小车系统10和真空系统11相接。本实用新型的工作过程是1、抽真空阶段通过PLC控制器7对真空系统11进行 控制，将炉体抽到低真空状态，同时，压阻计2和真空计3对炉体内的真空度进行检测；2、加 热阶段和保温阶段当炉体内的真空度达到加热工作真空度的需求后，启动加热系统，温控 仪4开始工作，同时，通过PLC控制器7对炉门小车系统10进行控制，完成装料和出料，温 控仪4接收从上位机监控系统1发送来的加热曲线并将控制量通过4 20mA模拟量发送 给下位功率调节器5，整个升温过程严格按照上位设定的加热曲线进行加热控制，然后，功 率调节器5根据接收到控制模拟信号对真空退火炉8的加热功率进行调节，采取过零触发 的调功方式实现对加热功率的控制。炉体上均勻安装有15个测温热电偶，对炉体温度进行 均温性检测，均温巡检仪6采集测温热电偶检测到的温度信号并经过处理后反馈到上位机 监控系统1，构成整个加热闭环控制系统；3、冷却阶段通过PLC控制器7对冷却系统9进 行控制，将金属工件冷却。其中，上位机监控系统1中装有的真空退火炉计算机监控软件包 括监控软件、控制算法软件和过程控制软件，控制算法软件根据模糊推理策略编制，采用了 基于模糊-PID的控制方法，实现了真空退火炉多温区均温性的优化控制。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。权利要求1.一种稀有金属板带真空退火炉集散控制系统，其特征在于包括上位机监控系统 (1)，通过RS485总线与上位机监控系统(1)相连的压阻计O)、真空计(3)、多个温控仪 G)、多个功率调节器( 和均温巡检仪(6)以及通过ftOfibus总线与上位机监控系统(1) 相连的PLC控制器(7)；所述压阻计(2)和真空计(3)与真空退火炉⑶相接并对真空退火 炉(8)内的真空度进行检测后反馈到上位机监控系统(1)；多个温控仪(4)对应连接真空 退火炉⑶的多个温区并根据上位机监控系统⑴输出给其的控制曲线对真空退火炉⑶ 各个温区内的温度进行控制；多个功率调节器( 对应连接多个温控仪G)、接收温控仪 (4)输出的控制信号并根据控制信号对与其相接的真空退火炉(8)的加热功率进行调节； 所述均温巡检仪(6)连接真空退火炉( 的多个温区并对真空退火炉(8)内的各个温区的 均温性进行检测后反馈到上位机监控系统(1)；所述PLC控制器(7)分别与冷却系统(9)、 炉门小车系统(10)和真空系统(11)相接并对冷却系统(9)、炉门小车系统(10)和真空系 统(11)的工作过程进行控制。
2.按照权利要求1所述的稀有金属板带真空退火炉集散控制系统，其特征在于还包 括与上位机监控系统(1)相接的打印机(12)。
3.按照权利要求2所述的稀有金属板带真空退火炉集散控制系统，其特征在于所述 上位机监控系统(1)为预装有真空退火炉计算机监控软件并配有数据采集板卡和通讯接 口的工控机。
4.按照权利要求2所述的稀有金属板带真空退火炉集散控制系统，其特征在于所述 真空计(3)为成都正华的ZDF-III复合真空计。
5.按照权利要求2所述的稀有金属板带真空退火炉集散控制系统，其特征在于所述 温控仪(4)为欧陆3504温控仪。
6.按照权利要求2所述的稀有金属板带真空退火炉集散控制系统，其特征在于所述 功率调节器(5)为KIT3S晶闸管调功器。
7.按照权利要求2所述的稀有金属板带真空退火炉集散控制系统，其特征在于所述 PLC控制器(7)为西门子S7-300PLC。
8.按照权利要求2所述的稀有金属板带真空退火炉集散控制系统，其特征在于所述 PLC控制器(7)通过西门子SM321模块和西门子SM322模块分别与冷却系统(9)、炉门小车 系统(10)和真空系统(11)相接。
专利摘要本实用新型公开了一种稀有金属板带真空退火炉集散控制系统，包括上位机监控系统，通过RS485总线与上位机监控系统相连的压阻计、真空计、多个温控仪、多个功率调节器和均温巡检仪以及通过Profibus总线与上位机监控系统相连的PLC控制器；压阻计、真空计、温控仪、功率调节器和均温巡检仪均与真空退火炉相接，压阻计和真空计对真空度进行检测；温控仪对各个温区内的温度进行控制；功率调节器对加热功率进行调节；均温巡检仪对各个温区的均温性进行检测；PLC控制器分别与冷却系统、炉门小车系统和真空系统相接并对它们的工作过程进行控制。本实用新型控温精度高、均温性好、可靠性高、自适应性和鲁棒性好，满足稀有金属板带真空退火炉的生产工艺要求。
文档编号G05B19/418GK201828824SQ201020568350
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者张乃禄, 张嘉, 张钰哲, 曹海畅, 李鑫 申请人:西安石油大学