CN205077118U - 一种成品退火炉全自动温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种成品退火炉全自动温度控制系统的示意图，包括HMI、PLC、温控仪、数字指示调节仪、积算仪、监测仪；本实用新型的整个控制系统的参数能进行集中处理并上传至网络服务器共享。在HMI画面上一次性设定完参数后，整个系统的控制过程无需人工干预，大大提高了控制系统的工作效率，减轻了操作工的工作强度，达到了系统高效运行的目的。控制过程中系统响应及时，温度控制曲线平稳，工作可靠。

Description

一种成品退火炉全自动温度控制系统

技术领域

本实用新型涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种成品退火炉全自动温度控制系统。

背景技术

退火是金属热处理中的重要工序，通过退火可以达到细化组织、降低硬度、改善切削性能、消除内应力等目的。退火炉的温度控制在退火炉的整个运行过程中起着至关重要的作用,同时要求供热分布均匀，装料均匀，可提供较大的供热负荷变化。按工艺上的流程将退火炉的控制分为三段，即加热段、保温段、缓冷段，所要求的一般工作情况是：在一段时间内炉温从常温较平稳地升温到某一工艺要求的温度(根据待退火材料的种类而设定)，然后在此退火工艺温度下保温一段时间，保温结束后缓慢随炉冷却。升温时，要求温度曲线是平稳上升的趋势；保温阶段是控制的重点，为了获得好的退火效果，需以尽量小的波动稳定在设定的保温温度；保温结束后要求缓慢随炉冷却，此阶段一般无需控制。

但是现在退火炉的整个控制过程中，成品退火炉的温度控制曲线由操作员在现场控制柜面板上手动输入参数，然后启动控制程序，并在不同的温控阶段手动给定氢气流量与氮气流量的瞬时值。这种控制方法效率十分低，整个控制过程需要操作人员经常性的查看现场控制情况，并修改相应的控制参数，如在某个特定的时间点需将氮气瞬时流量与氢气瞬时流量进行相应的调节，无法实现联动控制。

实用新型内容

本实用新型提供了一种成品退火炉全自动温度控制系统，以解决无法实现联动控制的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种成品退火炉全自动温度控制系统，包括：HMI、PLC、温控仪、数字指示调节仪、积算仪、监测仪；

其中，所述HMI和所述PLC连接，所述PLC接收所述HMI的控制；所述PLC连接所述温控仪、所述数字指示调节仪、所述积算仪、所述监测仪；

当成品退火炉工作时，通过所述监测仪监测所述成品退火炉的的实际炉温和实际氮氢含量，并将所述成品退火炉的实际炉温和所述实际氮氢含量实时反馈给所述PLC，通过所述PLC反馈给所述HMI；然后通过所述HMI发送相应的控制指令给所述PLC，然后通过所述PLC实时发送第一温控数据给所述温控仪，以控制所述成品退火炉的第一炉温点；通过所述PLC读取所述温控仪给出的实际温控数据，并将所述实际温控数据实时传给所述数字指示调节仪，以控制所述成品退火炉的第二炉温点和第三炉温点；通过所述PLC实时发送氮气流量值给所述积算仪，以使所述积算仪根据所述氮气流量值控制氮气阀门的开启程度，以保证所述成品退火炉中具有满足浓度的氮气；通过所述PLC实时发送氢气流量值给所述积算仪，以使所述积算仪根据所述氢气流量值控制氢气阀门的开启程度，以保证所述成品退火炉中具有满足浓度的氢气，进而实现对所述成品退火炉的温度以及氮氢含量的实时联动控制。

优选的，所述PLC还能够根据所述成品退火炉的实际炉温和所述实际氮氢含量共同调整所述氮气流量值以及所述氢气流量值。

通过本实用新型的一个或者多个技术方案，本实用新型具有以下有益效果或者优点：

本实用新型提供了一种成品退火炉全自动温度控制系统的示意图，包括HMI、PLC、温控仪、数字指示调节仪、积算仪、监测仪；本实用新型的整个控制系统的参数能进行集中处理并上传至网络服务器共享。在HMI画面上一次性设定完参数后，整个系统的控制过程无需人工干预，大大提高了控制系统的工作效率，减轻了操作工的工作强度，达到了系统高效运行的目的。控制过程中系统响应及时，温度控制曲线平稳，工作可靠。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的的一种成品退火炉全自动温度控制系统的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的系统模块信息交换图；

图3为本实用新型实施例提供的成品退火炉全自动温度控制的系统的网络结构图；

图4为本实用新型实施例提供的温控仪DP1000G监控画面；

图5为本实用新型实施例提供的氮气、氢气流量积算仪D08-8C联动控制的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本实用新型，下面结合附图，通过具体实施例对本实用新型技术方案作详细描述。

参见图1，本实用新型实施例提供的一种成品退火炉全自动温度控制系统的示意图。

具体来说，该系统包括：HMI1(人际交互界面)、PLC(可编程逻辑控制器)、温控仪3、数字指示调节仪4、积算仪5、监测仪6。

其中，所述HMI1和所述PLC2连接，PLC2接收所述HMI1的控制。

所述PLC2连接所述温控仪3、所述数字指示调节仪4、所述积算仪5、所述监测仪6。

下面从整体上介绍本实用新型中系统的事实原理。

当成品退火炉工作时，通过所述监测仪6监测所述成品退火炉的的实际炉温和实际氮氢含量，并将所述成品退火炉的实际炉温和所述实际氮氢含量实时反馈给所述PLC2，通过所述PLC反馈给所述HMI1；然后通过所述HMI1发送相应的控制指令给所述PLC2，然后通过所述PLC2实时发送第一温控数据给所述温控仪3，以控制所述成品退火炉的第一炉温点；通过所述PLC2读取所述温控仪3给出的实际温控数据，并将所述实际温控数据实时传给所述数字指示调节仪4，以控制所述成品退火炉的第二炉温点和第三炉温点；通过所述PLC2实时发送氮气流量值给所述积算仪5，以使所述积算仪5根据所述氮气流量值控制氮气阀门的开启程度，以保证所述成品退火炉中具有满足浓度的氮气；通过所述PLC2实时发送氢气流量值给所述积算仪5，以使所述积算仪5根据所述氢气流量值控制氢气阀门的开启程度，以保证所述成品退火炉中具有满足浓度的氢气，进而实现对所述成品退火炉的温度以及氮氢含量的实时联动控制。

所述PLC2还能够根据所述成品退火炉的实际炉温和所述实际氮氢含量共同调整所述氮气流量值以及所述氢气流量值。

图2为系统模块信息交换图。操作员在计算机HMI1上输入数据及发送指令至PLC2，PLC2经过运算处理后将控制信息分别发送给DP1000G温控仪3、LT450数字指示调节仪4、D08-8C积算仪5。温控仪3根据由上位机给定的SV值(设定值)采用PID算法调节成品退火炉的第一炉温点，同时，上位机将SV值传送给LT450数字指示调节仪4，LT450采用PID算法调节第二炉温点和第三炉温点。在整个炉温控制过程中，D08-8C积算仪5根据上位机给定的流量值控制氮气、氢气阀门，以保证炉内通有一定数量的氮气与氢气。整个过程中的模拟量值如炉温、氮气流量、氢气流量等均传送至上位机进行集中显示。

下面请参看图3，是成品退火炉全自动温度控制的系统的网络结构图。在不影响成品退火炉现有控制系统功能的基础上，增加智能仪表和S7-300PLC2设备，增加质子流量计等监测仪表，具备温度、氢分、露点、炉压、气体流量的参数设定和实际参数的自动采集与记录功能。在中控室设置一台通讯计算机，通过工业以太网与现场S7-300PLC2实现通讯，西门子CP340模块与成品退火炉DP1000G温控仪3、LT450系列数字指示调节仪4及流量D08-8C积算仪5进行RS485通讯，在向DP1000G温控仪3发送温控数据的同时，读取温控仪3中实时给出的温度SV值(温度调节值)，并将SV值发送至LT450系列数字指示调节仪4，从而控制整个炉膛的温度平稳上升。将整个控制系统所采集到的数据通过光纤网络传送到采集数据库服务器中。

而在软件方面，远程控制主要调用西门子S7-300PLC2编程软件中的FB2(ReceiveDatafromCP340)、FB3(SendDatatoCP340)、CRC校验功能块，采用轮询的方式与站点进行数据交换。FB2(P_RCV)功能块接收来自通讯伙伴的数据并将其存储在数据块中。FB3(P_SEND)功能块将数据块的全部或部分发送给通讯伙伴。

FB2(P_RCV)将数据从CP340发送到参数DB_NO、DBB_NO和LEN指定的S7数据区中。LADDR参数定义要寻址的CP340。ERROR指示是否已发生错误。如果发生错误，则在STATUS中显示相应的事件编号。如果没有错误，则STATUS的值为“0”。

FB3(P_SEND)将数据块的子帧(由参数DB_NO、DBB_NO和LEN指定)发送到CP340。由REQ输入的上升沿启动数据传输。LADDR参数指定要寻址的CP340的地址。DONE输出显示“作业已完成且无错”。ERROR指示是否已发生错误。如果发生错误，则在STATUS中显示相应的事件编号。如果没有发生错误，则STATUS的值为0。

CRC校验功能块将FB3(P_SEND)需要发送的数据(包括地址、功能码、数据)进行循环冗长校验。DB_NO参数为FB3(P_SEND)发送数据时使用的DB块编号，DBB_Start为DB块中字节的起始地址，DBB_Counts为需要校验的字节数，CRC_H为输出校验码高位，CRC_L为输出校验码低位。

DP1000G温控仪3的监控画面如图4，氮气、氢气流量D08-8C积算仪5联动控制如图5。通过西门子WINCC画面系统对温控仪3与积算仪5的参数进行读写操作，可在远程观察整个系统的实时状态、修改温控仪3的控制曲线，并在远程执行控制程序的运行、停止、跳步、复位等操作。远程全自动控制过程中，氮气瞬时流量与氢气瞬时流量均由图5给定，图中的每一步(STEP)与温控仪3控制曲线的每一步相对应，由PLC2读取温控仪3控制曲线当前的运行步号，根据不同的步号将预先设定的氮气流量值与氢气流量值发送给流量D08-8C积算仪5，从而控制流量阀门的开度。此控制过程在预先设定好的情况下，无需人工干预。

硬件设备包括S7-300系列PLC2、西门子通讯模块CP340、DP1000G温控仪3、LT450数字指示调节仪4、D08-8C积算仪5等。软件编程平台为STEP7，HMI1画面编程软件为西门子WINCC。

本实用新型包括以下设置步骤：

(1)建立S7-300系列PLC2与成品退火炉DP1000G温控仪3、LT450系列数字指示调节仪4及流量D08-8C积算仪5之间的通讯连接，同时建立画面监视器与PLC2之间的通讯，连接方式见图3，并在每一条通讯链路的最后一台流量积算仪5及LT450数字指示调节仪4末端接入100欧姆的终端电阻。

(2)在STEP7编程平台中编写S7-300系列PLC2控制程序，功能块FB2用于接收仪表返回的数据，如温度、压力、流量、露点、温控仪3当前SV值等。功能块FB3用于向仪表发送数据，如读取温度指令、读取压力指令、程序运行停止指令等。功能块“CRC校验”用于计算发送数据部分(包括地址、功能码、数据)的循环冗余值，并附在发送数据的最后一起发送至仪表。

(3)在HMI1画面增加DP1000G温控仪3控制程序段的修改、流量D08-8C积算仪5联动控制参数的修改及控制操作接口，包括就地/远程切换、程序段参数的设定、程序的启动/停止/跳步/复位、单动/联动切换及各模拟量值的显示等。

(4)将程序编译下载到S7-300系列PLC2，并且运行系统。在远程控制模式下，首先选择需要修改的程序序号(1～200)，再设定该程序中每一步的目标值及到达目标值所用时间，同时设定流量积算仪5与之对应的每一步的联动瞬时流量值，最后保存修改并启动控制程序。

通过本实用新型的一个或者多个技术方案，本实用新型具有以下有益效果或者优点：

本实用新型提供了一种成品退火炉全自动温度控制系统的示意图，包括HMI、PLC、温控仪、数字指示调节仪、积算仪、监测仪；本实用新型的整个控制系统的参数能进行集中处理并上传至网络服务器共享。在HMI画面上一次性设定完参数后，整个系统的控制过程无需人工干预，大大提高了控制系统的工作效率，减轻了操作工的工作强度，达到了系统高效运行的目的。控制过程中系统响应及时，温度控制曲线平稳，工作可靠。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种成品退火炉全自动温度控制系统，其特征在于，包括：HMI、PLC、温控仪、数字指示调节仪、积算仪、监测仪；

其中，所述HMI和所述PLC连接，所述PLC接收所述HMI的控制；所述PLC连接所述温控仪、所述数字指示调节仪、所述积算仪、所述监测仪；

当成品退火炉工作时，通过所述监测仪监测所述成品退火炉的的实际炉温和实际氮氢含量，并将所述成品退火炉的实际炉温和所述实际氮氢含量实时反馈给所述PLC，通过所述PLC反馈给所述HMI；然后通过所述HMI发送相应的控制指令给所述PLC，然后通过所述PLC实时发送第一温控数据给所述温控仪，以控制所述成品退火炉的第一炉温点；通过所述PLC读取所述温控仪给出的实际温控数据，并将所述实际温控数据实时传给所述数字指示调节仪，以控制所述成品退火炉的第二炉温点和第三炉温点；通过所述PLC实时发送氮气流量值给所述积算仪，以使所述积算仪根据所述氮气流量值控制氮气阀门的开启程度，以保证所述成品退火炉中具有满足浓度的氮气；通过所述PLC实时发送氢气流量值给所述积算仪，以使所述积算仪根据所述氢气流量值控制氢气阀门的开启程度，以保证所述成品退火炉中具有满足浓度的氢气，进而实现对所述成品退火炉的温度以及氮氢含量的实时联动控制。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PLC还能够根据所述成品退火炉的实际炉温和所述实际氮氢含量共同调整所述氮气流量值以及所述氢气流量值。