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。國家科技部“十二五”汽車零部件輕量化工程項(xiàng)目：國產(chǎn)化汽車零部件熱沖壓生產(chǎn)線在湖北襄陽汽車高新區(qū)開始試產(chǎn)，而應(yīng)用于國產(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,武漢一控自動化科技有限公司承建整個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智能化測量報警儀；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)成的二級分布式控制系統(tǒng)，可對生產(chǎn)工藝曲線進(jìn)行自動計(jì)算、操作、顯示、存儲，實(shí)現(xiàn)全過程控制；按工藝曲線要求自動控制爐內(nèi)的溫度、時間等參數(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)時監(jiān)控和工藝參數(shù)設(shè)定值與儀表同等級改變，從而調(diào)整工藝溫度設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時記錄，歷史數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)儲存，打印功能。
全系統(tǒng)：包含溫度控制21區(qū)（兩臺A/B爐10個爐膛20溫區(qū)；氮?dú)饧訜?溫區(qū)）、溫度監(jiān)測10區(qū)；壓力控制11區(qū)（壓力變送器11臺，進(jìn)氣閥10臺，放氣電磁閥10臺，壓力控制閥1臺）、爐門開關(guān)采用光電開關(guān)控制（二臺加熱爐10個爐門啟閉與機(jī)械手裝卸系統(tǒng)進(jìn)行配合）氮簾10個點(diǎn)（電磁閥控制，只在爐門開氮簾送氮?dú)猓?；抽風(fēng)罩（開門前抽風(fēng)罩自動下至開的爐門上口）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)可控硅來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓功能。719P具備通訊功能，通過RS485接口將溫度信號傳送給DCS系統(tǒng)操作站用來操作及監(jiān)視；同時，操作員可在操作站上對調(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)器也可對溫度進(jìn)行設(shè)定和調(diào)節(jié)。為避免加熱爐AB爐10個爐膛同時加熱功率消耗，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，二爐膛可開始加熱，二爐膛到溫時，三爐膛開始加熱……。溫控加熱裝置為武漢一控自動化結(jié)合多年電加熱控制經(jīng)驗(yàn)，自主設(shè)計(jì)開發(fā)SCR三相電力調(diào)整器；使用德國西門康可控硅模塊，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，具有自動判別相位、上電緩啟動、緩關(guān)斷、散熱器超溫等功能。同時，719P調(diào)節(jié)器輸出跳轉(zhuǎn)并報警功能開關(guān)量信號，可以控制爐門開斷電互鎖，機(jī)械手與爐門互鎖。另增加10臺701A型顯示儀輸出報警信號反饋PLC，使用西門子M227模塊與S7400系統(tǒng)（機(jī)械手）實(shí)行全自動化控制，達(dá)到整個自動化生產(chǎn)線控制的效果。
爐壓控制系統(tǒng)：選用11臺701AI4L2L2S4儀表與壓力變送器連接，可以實(shí)現(xiàn)自動控制和調(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,同時確保爐外冷空氣不會吸入，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通/斷；爐門按工藝時間自動啟閉。爐門開啟抽風(fēng)系統(tǒng)，開門時加熱斷電保護(hù)，抽風(fēng)罩動作送風(fēng)至該爐門，爐內(nèi)泄壓，爐門開，進(jìn)氣閥開，外機(jī)械手裝卸爐膛內(nèi)的工件.機(jī)械動作控制分手動和自動二種控制方式。手動方式是每個設(shè)備都可任意通過面板按鈕點(diǎn)動操作。自動方式是按照工藝要求自動完成當(dāng)某一層爐膛溫度到一點(diǎn)時間，自動打開爐門，打開氮?dú)夂?，打開進(jìn)氣閥通氣，保證爐膛內(nèi)微正壓，同時將抽風(fēng)罩下降到該層爐膛將爐膛內(nèi)排出的氮?dú)獬樽?，同時輸出機(jī)械手允許動作信號，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斷電互鎖；氮簾與爐門互鎖；每臺只能同時允許一個爐門打開；機(jī)械手與爐門互鎖等。在斷電、缺相、斷偶、超溫、過載、短路、過壓、爐門動作異常等情況下，聲、光報警、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傳到上位機(jī)進(jìn)行電量控制，需要隨時監(jiān)視加熱爐的工作電流和電壓，對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)行警報功能。
結(jié)束語：
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)效益與價值，深受用戶滿意。
參考文獻(xiàn)：廈門宇電自動化719/719P型精密人工智能調(diào)節(jié)器V8.2版說明書
廈門宇電自動化700/701智能化測量報警儀表V7.6版說明書
作者簡介：黃登峰，武漢一控自動化科技有限公司技術(shù)部