0.引言

　　沈飞公司热处理工段承担着全公司军民机品种繁多的铝合金零件热处理任务。铝合金热处理生产线作为特种工艺，又是每次军民机各类审计的重要环节。目前热处理工段有4台硝盐槽和6台空气循环电炉设备，由于记录更换为EN880无纸记录仪，必须使用打印机进行温度曲线的打印，这就要求用U盘或软盘分别将数据复制到电脑里，用专用软件查看并打印出来，再将热处理参数填写在打印出来的温度记录纸上，作为原始记录保存。用U盘或软盘传递数据，不稳定，容易出错，且U盘或软盘极易产生质量问题，给工作带来不便，不符合精益思想。控温部分为智能仪表控温，但没有通信接口，不能进行远程控制。厂房内控制系统分散，且为每个系统独立控制，不利于车间现场仪表员对设备的统一管理。记录仪表没有与上位机进行通信，不能实时读取仪表的温度记录曲线。由于没有监控系统，所以不能及时发现设备或仪表出现的故障，不能监控操作工的设备定值，更无法准确判断、排除故障。对出现的超温超差现象没有及时报警装置。另外，现场的动力设备对仪表系统干扰很大，经常不能正常读取数据。

　　针对上述问题对热处理设备在使用过程中进行集中控制改造，并且保证整个热处理设备的各项技术指标满足使用要求。

　　1 主要技术指标和研究内容

　　1.1 温度数字调节器的主要技术指标

　　SR253：具有五位显示，0.1(千度以上也带小数点)和0.001(铂电阻0.000～50.000量程)的高分辨率和1/8000的调节分辩率。

　　FP93：FP93具有4组曲线，每组10段，亦可一组最大40段曲线，每段最长时间99分59秒或99小时59分，程序可9999次的大循环。现场断电时，程序能从断点继续运行，运行中的参数也可修改。与岛电FP21相比，仅精度和液晶窗口有区别。 6组岛电专利的无超调专家PID算法，还包括6组独立的输出限幅参数，6组独立的抗超调抑制系数，以对号入座的方式设置到曲线中,使不同温区的调节参数、输出功率以及抗超调、欠调等得到最佳的匹配。

　　1.2通用组态软件和调节器与记录仪联网的研究内容

　　计算机技术、控制技术和通信技术的发展,为实现高水平自动化提供了强有力的技术工具,给生产过程自动化的发展带来了深远的影响。在基础自动化级和过程控制管理级普遍采用工业计算机网络技术,工业自动化进入到计算机集成系统。 本技术公关课题通过对热处理炉温度控制仪表网络系统的开发，具体包括控制系统的总体设计、软硬件选择和架构、系统优化、安装调试等内容。整个系统可以分为两个部分:上位机(PC)和下位机,另外还包括PROFIBUS-DP现场总线、热电偶、晶闸管调压器等设备。上位机与下位机之间通过PROFIBUS-DP进行通讯,把上位机编制的程序和控制指令下载到PLC中,同时把控制仪表和记录仪表中的数据传递给上位机显示、存储。上位机软件开发采用组态软件,利用面向对象的软件开发思想设计,程序包含数据处理、参数显示、控制调整等模块。通过上位机指令对下位机进行控制完成数据采集、转换、传递任务以及实现各种工艺控制、连锁保护等控制回路功能

　　2 研究过程及方法实施

　　2.1 组态软件我们采用力控6.0, 力控6.0是一个集成式的软件包,其中所有组件都可以独立分布式地运行,通过网络服务程序与其它组件交换数据.

　　2.1.1 组态的策略目标系统被装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务，同时完成与实时数据库的数据交换。。

　　2.1.2 功能强大的人机界面组态工具。是集成的开发环境，它使用面向对象的图形对象创建动画式显示窗口。这些窗口的数据、图形显示内容可以来自过程I/O或Microsoft Windows第三方应用程序。

　　2.1.3 软件内嵌分布式实时数据库，数据库是整个软件的核心，负责将采集的实时数据进行处理、发布;分布在网络的实时数据库节点可以充当为IO通讯服务器、报警服务器、历史服务器等;实时数据库完成历史数据的存储、归档，报警的检查，报警数据的存储等功能;

　　数据库具备强大的数据处理功能，丰富的参数类型，内置的多种功能块，可实现各种运算等功能;数据库对数据按区域、单元、子单元管理，分为6层结构，方便数据的管理;用户可根据实际需要自定义自己的各类数据库结构，方便对数据的管理和查找。

　　2.2 上位机采用台湾研华工控机，作为监控用电脑其工作稳定可靠。可以组建优质高效的监控网络系统。

　　2.3 每个控制系统的控温仪表采用一块日本岛电的FP93作为控制仪表并带有通信接口，通过上位机软件对其进行控制，实现通过微机进行对各个控温装置的工艺温度设定，通过显示器显示控温/保温曲线，并对保温时间进行设定，使其到达保温时间时自动停止加热，并通过声音进行报警。控制柜中的控温仪选用的高精度温度控制器，结合调相板、交流接触器器和可控硅以及控温热电偶组成测温、控制、调节回路。控制用热电偶将检定炉的温度值以mv电压值送给控温仪，与设定值比较后，显示出测量的温度值，并同时输出4-20mA间电流，送给可控硅，可控硅电压调整器随着(4-20)mA电流的变化，自动改变输出脉冲的宽度，来控制可控硅输出电压的高低，达到自动控制检定炉的温度。当温度显示值远低于设定值时，控温仪输出20mA 电流，控制输出，使可控硅导通，加热丝处于快速加热状态;当温度显示值高于设定值时，控温仪输出4mA电流，无触发脉冲输出，加热器不加热。当温度显示值接近设定值时，输出电流按P、I、D规律变化(可以采用自整定功能)，达到检定炉的温度与需要的功率基本相匹配，形成一条波动很小的较平滑的升温曲线，确保本控制系统具有良好的控制精度和稳定性。在温度控制过程中可运用智能PID温度控制器中的模糊控制功能与自整定PID系统结合。调相可控硅电压调制器有2种工作方式：即“手动”与“自动”工作方式，调试过程中可以采用“手动”调节的方式来确定合适的参数，最终的控制方式选用“自动”，“自动”工作过程，FP23温控仪根据设定温度以及PID参数自动调节仪输出4-20mA电流，来控制可控硅输出电压的高低，达到自动控制检定炉的温度。

　　2.4温度记录仪表采用英华达无纸记录仪EN880，为其加装通信模块，使其数据的存取直接通过上位机进行，对历史曲线进行保存和追亿，通过上位机可对曲线进行打印，曲线数据直接存储到主控电脑上，整个过程操作简单方便，克服了维护工作量大，运行费用高等缺点。

　　2.5 对现场控制柜进行改进，提高热处理设备的控温精度，为了避免可能的电气干扰，采取一系列的措施。每台设备独立的控制柜，用于安装无纸记录仪，PID调节仪，中间继电器。采用两地报警装置，既能通过热处理设备动力控制柜上的声光报警器进行报警，也能通过监控室的报警器进行报警，保证产品的质量安全。采用带屏蔽的延长型补偿导线进行与传感器的连接。使其不受其它干扰源的干扰。现场安装时，动力线和控制线分开穿管并采用屏蔽措施，排除原来设备存在的干扰问题。

　　2.6 在监控室控制柜上设有超温报警和紧急停止按钮，超温报警后只切断各台设备的加热区电源，而无纸记录仪.温度控制仪.电动机等还可以正常工作。在发生突发情况时按下紧急停止按钮可以切断系统的控制电源。

　　2.7 控制柜内所有电气元件都采用插入式，用导轨进行连接和安装。这种安装方式是电器元器件的安装更加简便，便于日常维护和检修。

　　3.结论

　　基于控制仪表的下位机与上位机形成分布式温度控制系统是一个可行的、高效率的系统。通过先进的温度控制，实现热处理设备温度均匀性符合要求，操作更加方便，极大方便了八厂热处理工段的生产需求，从而符合我们系统所要求达到的目标。总之，基于温度控制仪表和组态软件的温度控制仪表网络系统充分考虑了企业热处理工段设备分散的现状和控制要求，最终实现设备的集中监控。通过本攻关项目的完成。不仅解决了热处理生产车间实际空难，也锻炼和促进了本专业计量技术水平的提高与发展。