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轧辊退火热处理炉自动控制系统

引言

轧辊退火热处理是轧辊热处理中的最后一个环节，对产品质量起着至关重要的作用。退火热处理炉是完成此功能的设备，自动控制系统是设备运行的关键。我们根据设备分布情况自主设计了电阻炉群的温度控制及动作联锁系统。运行结果表明，该自动控制系统控制精度高，运行安全可靠，降低了能源消耗，提高了产品质量及稳定性。

1 控制系统组成

1.1 系统结构

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依据热处理工艺，通过控制可控硅的导通从而控制加热功率以及冷却风机的频率达到精确控温的目的。另外还包括炉门及台车的行走控和利用范围广、发展前景好等特点制。控制系统结构如图1 所示。

图1 控制系统结构图

控制系统由工控机 IPC-610H、研华PCI-1612B、ADAM4018、ADAM4050、富士程序控制仪PXW9、爱默生EV2000 组成集散控制系统，尺寸比实验机底座长、宽各大于50cm采用RS－485 通信。上位机主要完成工艺曲线的设定、过程曲线和数据的记录、工艺过程监视。温度控制则由温控仪通过周波控制器和变频器完成。当上位机出现故障时，下级控制单元可继续完成热处理工艺而不影响生产及产品质量。

1.2 功能简介

PCI-1612B 提供4 个RS-232/422/485 端口、921.6kbps 的传输速率，尤其是当下面设备增多时能显著增强系统的性能.另外还提供浪涌保护功能，能在电压突然升高的情况下起到有效的保护作用，这对于工业现场很有必要。ADAM4018+提供8 路热电偶输入，可间接记录监测偶和铠装偶温度。ADAM4053 为16 路数字量输入模不能有灰尘和杂物块,用于炉门台车及密封动作控制和指示。ADAM4018+、ADAM4053 置于现场可节省补偿导线和控制电缆。

2 控制系统完成的功能

2.1 温度控制 (加热和冷却)

这部分属单回路控制系统。以退火炉为例,每炉分为6 个区，各区包括一支控温偶、一支监测偶、加热元件（加热管）、一台循环风机，每台炉有两台冷却风机。被控量即为每个区的控制热电偶检测到的温度。富士程序控制仪PXW9 根据当前设定值与实际值经PID 运算后输出4~20mA 信号给周波控制器和变频器，分别控制反并联晶闸管组件和冷却风机，从而形成闭环控制。系统框图如图2 所示。

图 2 温度控制系统框图

冷却控制由两台风机来完成，由二区富士PXR9 冷却功能输出的4～20mA 信号作为两台变频器速度指令的给定，在各区与排烟管之间加装可手动调节的蝶阀，适当调节其位置即可保证各区的降温速度。

2.2 炉门、台车及密封控制

这部分主要利用研华ADAM4050 的I/O 数字信号经电气控制柜的主回路控制各行走机构。操作工在操作室即可完成操作并了解操作情况，实现了仪电联控。在现场还设有操作手柄，以防止上位机出现故障时的失控。

3 通信与上位机编程

仪表、婚车租赁模块等与计算机的通信是至关重要的，尤其对于采用VB 编程。下面以富士PXR9 编程为例，简要介绍数据读写过程。

3.1 初始化程序

mport=1 选择COM1

ttings="9600,N,8,1" 设置通信参数

putlen=0 读入接收缓冲区全部字符

tbufferSize=256 设置发送缓冲区大小

bufferSize=512 设置接收缓冲区大小

rtOpen=True 打开COM1

3.2 发送命令程序

以读取节点号01 的富士PXR9 中PV 值为例：

DIM CC(255)

CC(7)=CRC.L 'CRC 校验低字节

CC(8)=CRC.H 'CRC 校验高字节

COUNT=COUNT+2

'-------------发送数据 -----------------------------

tput=CC

FOR I=O TO 30000 :NEXT I '延时

'------------ CRC 计算 -------------------------混合机-----掘进机

CRC16 ：

CR=&HFFFF

FOR I=1 TO COUNT

CR=CR XOR CC(I)

FOR J=1 TO 8

CT=CR AND &H1

IF CR

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