立式高溫真空燒結爐控制系統的設計
介紹了立式高溫真空燒結爐系統結構、功能。根據系統要求及操作工藝設計了基于分布式、模塊化DCS 控制解決方案。詳細論述了控制系統的硬件配置、軟件設計,實現了生產設備工藝運行工況實時監測,以及被控量的在線實時顯示。該控制方案具有硬件簡單,組態靈活的特點,適用于中小型控制系統。
隨著科學技術的不斷發展,我國工業、國防、航天等領域都取得了長足的進步,這其中真空裝備制造業不管是設備水平、制作工藝、控制技術也有了很大的提高。加之科學技術的不斷提高也促使材料領域的不斷發展,在航空、航天、軍工、能源、化工等領域一些特種材料、新材料得到了廣泛的應用。而真空熱處理技術在這些特種材料、新材料的生產制造過程起著越來越重要的作用。本文所述立式高溫真空燒結爐主要適合于硬質合金、陶瓷材料、磁性材料、多孔材料等的真空燒結,能夠滿足各種耐高溫氧化零件表面涂層的燒結要求,是為國內某航天軍工企業研制的航天裝備專用設備,主要由真空系統、爐體、底爐門平移與鎖緊機構、封閉式水系統、加熱電源系統及電氣自動控制系統等組成,如圖1 所示。
圖1 中:真空系統采用1 臺德國Leybold 公司DIP50000 油擴散泵、1 臺德國Leybold 公司RA3001 羅茨泵做前級泵、1 臺德國Leybold 公司SV630BF 機械泵組成三級抽氣系統。另配1 臺德國Leybold 公司D60C 直聯機械泵作擴散泵的維持泵使用。擴散泵設有油溫控制并設前級真空度顯示。羅茨泵的開動采用日本SMC 公司壓力開關控制。本系統的特點是能實現較高的真空度,具有經濟、緊湊之特點;爐體使用雙層水冷套,立式結構,熱屏、壓力表、熱電偶、電纜、工件支承等都裝在爐體上,結構緊湊。水冷電極保證電極密封的可靠性,加熱器同電極直接連接,爐體夾層內的導水環使冷卻效果提高;底爐門采用4 根絲杠及減速機實現升降,并通過彈性裝置固定在導輪式爐門車上,整體降落到地面后采用減速機實現前后平移,方便裝卸工件;爐體加熱采用閉環無級調壓電源供給,分為三大區五小區進行控制,利于爐體均溫性的調節;整個系統采用自循環封閉水冷方式。
圖1 立式高溫真空燒結爐系統模擬圖
3、結束語
本文介紹的高溫燒結爐控制系統,是根據多年對各類真空爐控制設計、調試實踐的基礎上,依據計算機控制系統的體系結構,充分利用智能儀表、智能控制器、高端PLC 通訊協議的開放性及其與第三方組態軟件的兼容性,運用先進的計算機網絡技術,進行了分層、模塊化的設計,且控制層中設備的數量可增減,系統組網簡單靈活,二次開發無需大量工作。整個系統的可靠性、先進性、通用性得到完美體現,多臺真空爐的平穩可靠運行取得了良好效果。
參考文獻
[1]王錦標. 計算機控制系統[M]. 北京:清華大學出版社,2004.
[2]楊勁松,張濤. 計算機工業控制[M]. 北京:中國電力出版社,2003.
[3]SYSMAC CQM1H 可編程控制器編程手冊[M].OMRON,1999.
[4]組態王KINGVIEW6.53 使用手冊[M].北京:亞控科技發展有限公司.2007.
[5]中華人民共和國航天工業部部標準. 熱處理爐溫控制與測量[S].1988.