PLC 在真空熱處理爐控制系統中的應用

0 引言
真空熱處理是應用于制造工業(yè)中，為了使工業(yè)產(chǎn)品具備良好性能的必要中間工序，它是熱處理的一個(gè)分支，主要目的是為了防止工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生氧化和脫碳。由于可編程控制器應用了微電子技術(shù)和計算機技術(shù)，各種控制功能是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現的，只要改變程序，就可適應生產(chǎn)工藝的改變，因而適應性強。它不僅能完成邏輯運算、定時(shí)、計數等功能，而且能進(jìn)行算術(shù)運算．因而既可進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制，又可進(jìn)行模擬量控制，還能與計算機聯(lián)成網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現分級控制。況且PLC體積小，重量輕，結構緊湊，開(kāi)發(fā)周期短，安裝和維護工作量小。因此，在用微電子技術(shù)改造傳統產(chǎn)業(yè)的過(guò)程中，傳統的繼電器控制系統，大多數被PLC所取代。本文正是通過(guò)闡述PLC和真空熱處理爐控制系統相結合進(jìn)行設計，提出整體思路，并進(jìn)行了系統硬件和軟件設計。

1 控制系統方案的確定
1．1 控制系統的工作原理
首先，將預定工作的PLC及被控制的真空熱處理上電，并向工業(yè)控制機發(fā)送準備就緒信號。此后，利用工業(yè)控制機啟動(dòng)整個(gè)系統的控制運行。工作過(guò)程中，PLC一方面實(shí)現與工業(yè)控制機之間的數據通信，一方面控制真空熱處理爐的正常運行。當PLC接收到工業(yè)控制機發(fā)出的數據提取命令后，就把采集到的真空熱處理爐工作情況，如爐內真空度、溫度、冷卻水狀態(tài)以及各部件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數據向工業(yè)控制機發(fā)送，當數據發(fā)送完畢后，PLC又繼續控制真空熱處理爐。
PLC對設備的控制主要是通過(guò)接觸器、固態(tài)繼電器等電氣元件組成的外圍電路來(lái)控制氣壓閥、真空泵、電阻絲等各部件的運行、送氣操作、到限與故障報警。而工業(yè)控制機一方面把接收到的數據處理并顯示，另一方面則等待第二個(gè)時(shí)鐘中斷信號的到來(lái)，準備發(fā)出下一個(gè)提取數據的命令和接收發(fā)來(lái)的數據?？刂葡到y設計為一臺工業(yè)控制機連接兩臺PLC，將定時(shí)提取每一臺PLC數據，輪流往復地控制兩臺PLC工作。
1．2 控制系統總體布局
設備總體以PLC作為控制核心，工業(yè)控制機作為監督和顯示。利用熱電偶返回溫度信號，通過(guò)與設定值比較輸出可控脈沖給固態(tài)繼電器來(lái)控制溫度。利用真空傳感器返回真空度信號，然后根據真空度的數值進(jìn)行下一步工作，并驅動(dòng)電磁閥和真空泵使爐膛達到所需真空度。對于循環(huán)水傳感器進(jìn)行監測，當出現報警狀態(tài)時(shí)及時(shí)進(jìn)行處理。通過(guò)控制循環(huán)水閥門(mén)和循環(huán)水泵的開(kāi)啟協(xié)調整個(gè)廠(chǎng)房所有真空爐的用水量。通過(guò)PLC程序控制爐門(mén)的直線(xiàn)開(kāi)關(guān)和旋轉開(kāi)關(guān)?？傮w布局示意圖如圖1。

1．3 控制系統設計方案
控制系統共分為供電系統，抽真空控制系統，加熱控制系統，爐門(mén)開(kāi)關(guān)臺車(chē)進(jìn)出控制系統，循環(huán)水控制系統。而供電系統為手動(dòng)操作。以抽真空控制系統為例介紹系統設計方案。操作步驟是用PLC進(jìn)行編程，由機械泵，羅茲泵進(jìn)行抽初中級真空，擴散泵準備。取到達一定真空度和擴散泵準備好的較長(cháng)時(shí)間打開(kāi)擴散泵，具體原理見(jiàn)圖2。