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真空烧结炉系统组成及硬件配置
作者:科佳电炉 来源：原创 发表时间：2018-05-03 14:58:22
多气氛硬质合金真空烧结炉控制系统的组成原理如图所示。CPU226是下位机，负责真空炉各相关信息的采集，完成对真空炉的控制，实现与上位机的通信。真空炉内的温度由岛电公司智能仪表FP93进行控制，PLC以自由口通信的方式，采用485总线与智能仪表进行数据交换。真空炉内的真空度和压力经2个真空度变送器(粗真空和高真空)、1个压力变送器转换成4～20mA信号，送至PLC扩展的模拟量模块EM235进行A／D转换。PLC通过EM235输出移相控制信号到触发板，调节炉前变压器原边电压的大小控制炉温。上位机通过组态画面指示温度、真空度等真空炉当前的工作状态，进行各种控制参数的输入修改。输入的开关量有手动自动切换开关信号、水压开关信号、多个关键压力点(如主泵的起动真空度、快冷的充气压力等)的真空压力开关信号以及智能仪表的报警信号等，输入信号主要用于实现真空炉设备和工艺所要求的联锁控制。输出的开关控制量则有加热主电路启停控制，主泵、前级泵启停控制，真空系统各阀f-1(如主阀、充气阀、旁路阀等)开闭控制，报警信号等。
真空烧结炉的控制系统硬件构成
控制系统由上位机监控系统和下位机PLC控制系统组成，其主要硬件设备如下图所示。
各主要设备的功能说明如下：
1)智能温度控制仪表FP93
FP93是日本岛电公司生产的智能温控器，精度0．3级，具有4组曲线，每组10段，亦可一组最大40段给定输入曲线。6组独立PID参数，6组独立的输出限幅参数，以对号入座的方式设置到编程曲线中，使不同温区的调节参数、输出功率得到的匹配，实现PID参数跟随真空炉炉温变化而自动转换。可通过隔离数字通讯接口RS232C或RS485与上位机进行通信，是一种功能较强的智能温控器。FP93负责真空炉温度的采集与PID控制。
2)可编程控制器S7-226
可编程控制器负责整个系统的信号采集、系统控制和现场保护工作。真空烧结炉控制系统所需输入输出点数不是太多，从PLC的性价比上考虑选择西门子S7-200系列小型PLC。CPU226有24个输入点，有16个输出点，可扩展7个外接模块，有2个RS-485接口，完全满足系统要求。扩展的EM235模拟量输入输出模块共有4路A／D输入和l路D／A输出，4个模拟量输入点分辨率是12位，输入信号类型有电压(单极性)0～10V、O～5V，电压(双极性)±5V、±2.5V，电流0～20mA。单极性全量程范围是：0～32000。模拟量输出电压范围+10V，电流范围0～20mA，对应的数字量分别为：32000～32000和0～32000。EM235用于3路压力变送器信号的A／D输入和升温功率控制信号的D／A输出。
3)研华工控机IPC-610
研华工控机IPC-610配置6114P4底板，6006LVCPU全长卡，P4 1.8GCPU，256M DDR存储器，40G硬盘。同时采用工业加固显示器，保证上位机防尘、防干扰，坚固耐用。工控机用于指示真空烧结炉炉内温度、真空度以及真空泵、阀门等的当前工作状态，同时可进行各种控制参数的输入修改。
4)升温功率调整装置
升温功率调整装置由安东JKH．A3三相触发板、晶闸管三相调压电路和炉前变压器组成。真空烧结炉的温控系统发出控制信号，控制升温功率调整装置调节真空炉的加热功率，达到控制炉内温度的目的。
5)系统通信
在真空烧结过程中，系统控制任务主要由PLC完成，PLC与上位机、PLC与温控器FP93之间均要进行数据通信。由于通信距离近，参与通信的设备较少，因此可直接利用西门子S7．226的2个485串行通信接口分别与上位机和温控器FP93之间进行通信。在PLC与上位机之间增加一个RS232／RS485总线转换器，利用上位机监控软件的设备组态实现PLC与上位机的数据通信。而PLC与温控器FP93之间可用双绞线直接将485接口连接起来，利用S7-226的自由口通信方式120l实现与FP93之间的数据通信。
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