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電爐系統(tǒng)解決方案

卷簧鋼帶熱處理工業(yè)爐電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

 

    渦卷簧是一種用途極為廣泛的彈簧。在航空航天、航船、汽車以及家用電器都少不了它的身影。鋼帶渦卷彈簧所用的鋼帶在卷燒成型前需要進(jìn)行熱處理,以達(dá)到應(yīng)用的效果。由于鋼帶生產(chǎn)廠家需要同時(shí)生產(chǎn)不同產(chǎn)品以及生產(chǎn)數(shù)量的需要,生產(chǎn)廠家的熱處理車間都擁有多條熱處理生產(chǎn)線。本文介紹了一個(gè)卷簧鋼帶熱處理工業(yè)爐電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),它能同時(shí)控制多條鋼帶熱處理流水線。
 
1、 卷簧鋼帶熱處理生產(chǎn)工藝要求
 
    60Si2MnA,65MN等鋼帶是制作渦卷彈簧的常用材料。為了使這些材料達(dá)到需要的張力和耐疲勞性能及相應(yīng)的硬度和強(qiáng)度,卷簧鋼帶熱處理在成型前需要進(jìn)行兩次熱處理。首先剪切好的鋼帶進(jìn)入第一部分加熱爐進(jìn)行加熱,其作用是淬火前加熱,其溫度一般要求在900℃--1100℃之間,使鋼帶硬度上升。該加熱在四段電爐區(qū)域中要分別以不同的溫度加熱處理。達(dá)到一定溫度的鋼帶隨后需清理并加機(jī)油進(jìn)行淬火,讓鋼材內(nèi)部組織固定。隨后鋼帶再進(jìn)入第二部分加熱爐進(jìn)行回火熱處理。其溫度要求在400℃~600℃之間,讓鋼帶變成有韌性和彈性。同樣這部分的加熱爐也分為四段加熱。在卷簧鋼帶熱處理過程中除了要有不同的溫度加熱外還需保持一定加熱時(shí)間以使產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的要求。所以卷簧鋼帶熱處理工業(yè)爐電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)也要達(dá)到一定的要求以滿足生產(chǎn)。
 
 
2卷簧鋼帶熱處理電氣控制技術(shù)要求
 
    由于在生產(chǎn)中卷簧鋼帶需進(jìn)行2次熱處理,每次熱處理要在加熱爐中經(jīng)過四段不同溫區(qū)進(jìn)行加熱。為此首先要求控制系統(tǒng)保證每條生產(chǎn)線的八個(gè)加熱區(qū)的控制精度。因?yàn)楣に囈竺織l鋼帶在爐內(nèi)要有確定的熱處理時(shí)間,而在工作中每根鋼帶是從卷好的盤中不斷進(jìn)入爐內(nèi),也就是在處理線的后端由卷取電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)卷取裝置拉動(dòng)鋼帶在爐內(nèi)移動(dòng),所以只要能控制卷取電機(jī)的轉(zhuǎn)速使鋼帶在爐內(nèi)的直線速度達(dá)到確定的數(shù)值便能使鋼帶達(dá)到合適的熱處理時(shí)間。淬火也是熱處理的一個(gè)重要組成部分。淬火油的多少直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。為此需要對(duì)潤滑油的加注量進(jìn)行監(jiān)控,并能根據(jù)情況做出相應(yīng)的措施。
 
    整個(gè)卷簧鋼帶熱處理車間共有大小線1 3條。每條卷簧鋼帶鋼帶熱處理生產(chǎn)線都有同樣用途的工業(yè)爐區(qū)八個(gè),一個(gè)潤滑油淬火加注點(diǎn)和一個(gè)卷取和放卷裝置。由于鋼帶的品種很多。每種鋼帶的熱處理溫度,時(shí)間等均不相同。而每條線都會(huì)根據(jù)需調(diào)整生產(chǎn)不同的品種,為此要求這些參數(shù)均能由操作人員方便的進(jìn)行更改。
 
3熱處理車間卷簧鋼帶熱處理電爐電氣控制系統(tǒng)方案
 
    整個(gè)設(shè)計(jì)以計(jì)算機(jī)為控制核心。其中12條小線因各工業(yè)爐功率較小在各區(qū)溫度上采用西門子小規(guī)模PLC$7-200用離散量方式去進(jìn)行控制。由PLC開關(guān)量輸出去控制固態(tài)繼電器進(jìn)而控制電爐電熱絲的功率。而一條大線熱處理爐因功率較大采用通用型s7—300PLC來控制,其各工業(yè)爐均采用模擬量控制的方式。由PLC的模擬量4~20mA輸出信號(hào)去控制調(diào)功器進(jìn)而電氣控制接在三相交流電路上的晶閘管以調(diào)節(jié)電爐功率。13條線的各電動(dòng)機(jī)的控制均由PLC的模擬量輸出去控制交流變頻器以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。為了節(jié)約能源,在爐子的設(shè)計(jì)上除大線外所有的小線均采用每兩條線的的爐子并裝在一起的方式。為此在電器柜上也是兩條線在一起合并安裝,兩條小線的兩個(gè)plc之間的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)讀寫方式進(jìn)行交換,每兩條線裝有一個(gè)觸摸屏,生產(chǎn)操作巡視人員可隨時(shí)在屏幕上進(jìn)行觀察和修改生產(chǎn)規(guī)格等參數(shù)。各PLC之間用PROFIIEBUS-DP進(jìn)行通信聯(lián)接。S7—300作為主站而多個(gè)S7—200通過EM277作從站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在主站的顯示屏上除可監(jiān)控本線的生產(chǎn)外還滿足了用戶要求擔(dān)負(fù)主監(jiān)的作用,即可同時(shí)監(jiān)視其它線的生產(chǎn)情況。在主站PLc上還裝有以態(tài)網(wǎng)模塊,也可以把整個(gè)車間的生產(chǎn)情況通過網(wǎng)絡(luò)傳到監(jiān)控中心。
 
    從控制來看首先需用對(duì)各條路線的每一段爐溫進(jìn)行有效的控制,二是要要根據(jù)需要對(duì)鋼帶傳送電機(jī)進(jìn)行控制,三是要對(duì)機(jī)油淬火情況進(jìn)行監(jiān)測。并根據(jù)檢測情況對(duì)熱處理生產(chǎn)采取相應(yīng)的措施。由于熱處理生產(chǎn)線較多,每條線又有多個(gè)爐區(qū)。每個(gè)爐子的保溫等狀況均不相同。為了取得各爐區(qū)溫度的控制精度,除在控制參數(shù)上要作仔細(xì)調(diào)整外還可采取多段式PID控制策略。在鋼帶傳送電機(jī)轉(zhuǎn)速上采取用計(jì)算機(jī)控制電機(jī)變頻器的方式。其轉(zhuǎn)速要根據(jù)鋼帶品種,爐溫以及淬火狀況進(jìn)行調(diào)整。為了讓車間管理人員能掌握熱處理車間的生產(chǎn)情況,除需能實(shí)時(shí)看到生產(chǎn)信息外,還需了解過去生產(chǎn)狀況。為此在控制上設(shè)計(jì)了歷史記錄程序,可隨時(shí)調(diào)用過去的生產(chǎn)狀況記錄以方便調(diào)查以前產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。