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     本文介紹了一種熱處理車間回火爐集散控制系統(tǒng)方案，實(shí)現(xiàn)了回火爐溫度控制柜的集中安裝、控制及管理。該熱處理車間回火爐集散控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)采用工控機(jī)+智能溫度控制器設(shè)計(jì)方案，主要由上位機(jī)、報(bào)警模塊、智能溫度控制通訊模塊和外圍接口模塊組成。設(shè)計(jì)方案如圖１所示。

圖１　回火爐集散控制系統(tǒng)總體框架

回火爐集散控制系統(tǒng)中上位機(jī)的功能

    該回火爐集散控制系統(tǒng)中的上位機(jī)采用的是高性能研華工控機(jī)，其主要作用是提供人機(jī)交互平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理、過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、工藝仿真、歷史數(shù)據(jù)保存、遠(yuǎn)程瀏覽和下位機(jī)通訊等功能。工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)處理信號(hào)類型有多種，如模擬量輸入輸出、開(kāi)關(guān)量輸入輸出以及脈沖輸入等。然而在實(shí)際系統(tǒng)控制中，許多均為脈沖信號(hào)，如旋轉(zhuǎn)編碼、流量檢測(cè)信號(hào)等，這些都需要使用脈沖輸入輸出板卡來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本集散控制系統(tǒng)要求的開(kāi)關(guān)量輸入功能，在上位機(jī)中安裝了PCI 脈沖輸入輸出板卡，實(shí)現(xiàn)了對(duì)脈沖信號(hào)的輸出與采集，并考慮了現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電的干擾，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中采用濾波磁環(huán)以提高信號(hào)的穩(wěn)定性。

    采用高度集成的智能溫度控制儀表，計(jì)算機(jī)通過(guò)485口采集和控制溫控儀表的數(shù)據(jù)。本溫控儀表采用串聯(lián)的方式，一個(gè)串口可以控制最多31個(gè)溫控儀表，由于傳輸距離長(zhǎng)，環(huán)境噪聲大，本系統(tǒng)采用Moxa 的串口擴(kuò)展卡，可以擴(kuò)展8個(gè)串口，最多可同時(shí)控制248個(gè)溫控儀表。下位機(jī)的作用是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度的采集、顯示，控制柜提供對(duì)回火爐的控制信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)回火爐內(nèi)溫度內(nèi)的自動(dòng)精確控制，并輸出報(bào)警信號(hào)。溫控儀表采用的輸出方式為PWM 波形，本熱處理集散控制系統(tǒng)控制采用PID 閉環(huán)控制模式，控制器根據(jù)溫度傳感器采集的信號(hào)與設(shè)定信號(hào)偏差來(lái)調(diào)節(jié)PWM 的脈寬和頻率。溫控儀表輸入方式有熱電偶與熱電阻兩種模式，本系統(tǒng)采用熱電偶輸入模式。

    爐集散控制系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件框架圖如下，軟件設(shè)計(jì)包括賬戶管理、硬件管理、工藝設(shè)定、數(shù)據(jù)回放和工藝仿真。

圖2 　熱處理集散控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件框架

     回火爐曲線的好壞對(duì)熱處理產(chǎn)品影響很大，稍有差錯(cuò)將導(dǎo)致全爐報(bào)廢。由于回火曲線是技術(shù)機(jī)密，因此有必要設(shè)計(jì)一套工藝配方，軟件工人只需按照工件規(guī)格調(diào)用就可以完成工件的回火處理。設(shè)計(jì)好的工藝配方必須保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，該回火爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)每個(gè)回火爐進(jìn)行全程實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，設(shè)計(jì)了端口配置管理模塊，用于防止線路損壞和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)爐溫信息的實(shí)時(shí)記錄與存儲(chǔ)。如果出現(xiàn)因人為失誤而造成的損失，可隨時(shí)調(diào)出該回火爐的全程歷史信息，以便查找造成損失的具體原因和具體操作人員，實(shí)現(xiàn)管理中的責(zé)任到人，提高工人的自我約束能力，減少人為造成的損失。仿真模塊可以事先仿真回火曲線，為熱處理工件回火曲線的設(shè)定提供依據(jù)。

   本熱處理集散控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用多線程工作機(jī)制，主線程負(fù)責(zé)整個(gè)流程的控制，執(zhí)行必要的初始化和硬件通信任務(wù)，從語(yǔ)法上分析用戶在調(diào)用應(yīng)用程序時(shí)提供的命令行參數(shù)，并創(chuàng)建和調(diào)用其他線程，其工作流程如圖4示。

圖3   主線程工作流程圖

    上文提出了一種針對(duì)大型回火車間的中央集散控制方案，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的全自動(dòng)化運(yùn)行，可對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行配方處理和閉環(huán)回路控制，監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程、測(cè)量各點(diǎn)的參數(shù)以及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。到目前為止，該熱處理車間集散控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定，同時(shí)也為提高生產(chǎn)質(zhì)量提供了理論和數(shù)據(jù)參考，達(dá)到了節(jié)能降耗提高效益的目的。

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