CN210220727U - 一种带有集成控制系统的靶材烧结炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，集成控制系统设置三相电源输入端，三相电源输入端并联有电源控制电路、升降驱动电路、炉温控制电路和炉压控制电路，电源控制电路设置有电源启动模块、人机输入界面、PLC控制单元，升降驱动电路设置有一变频支路，PLC控制单元通过信号输出端口导通或切断变频支路的，变频支路的输出端电连接升降驱动电机；炉压控制电路设置有一固态继电器，固态继电器的输入控制端电连接PLC控制单元的信号输出端口，固态继电器的受控输出端电连接排气阀，炉温控制电路电连接发热元件。本实用新型能够根据靶材生产工艺需求调控工作台的工作速度，且能稳定地控制烧结炉的炉压。

Description

一种带有集成控制系统的靶材烧结炉

技术领域

本实用新型涉及靶材生产设备技术领域，尤其是涉及一种带有集成控制系统的靶材烧结炉。

背景技术

烧结炉是指使粉末压坯通过烧结获得所需的物理、力学性能以及微观结构的专用设备，在靶材生产初期，通常需要将装有背板粉末原料和靶材板坯的模具放入真空热压烧结炉的工作台上，分别通过升高和下降工作台实现上料和下料，同步进行靶材和背板热压烧结成型，得到靶材组件坯体。

靶材和背板的烧结工艺中对烧结炉内的炉温、炉压以及工作台的升降速率有一定的要求，而现有技术中的靶材烧结炉存在以下两点缺点：

1、烧结炉的工作台驱动电机采用星三角降压启动工频运转，无法调速。

2、烧结炉的炉压由有触点继电器控制排气阀，由于动作频率高，造成继电器触点易烧损。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，能够根据靶材生产工艺需求调控工作台的工作速度，且能稳定地控制烧结炉的炉压。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，包括工作台、真空炉体、传动连接于工作台的升降驱动电机、安装于真空炉体内的发热元件、连接于真空炉体的排气阀及一独立于真空炉体的电控柜，电控柜内设置有集成控制系统，集成控制系统设置三相电源输入端，三相电源输入端并联有电源控制电路、升降驱动电路、炉温控制电路和炉压控制电路，电源控制电路设置有电源启动模块、人机输入界面、PLC控制单元，PLC控制单元与人机输入界面配置成串行通讯模式，以接收人机输入界面的运行参数；

人机输入界面的电源接线端和PLC控制单元的电源接线端分别电连接电源启动模块；

升降驱动电路设置有一变频支路，PLC控制单元通过信号输出端口导通或切断变频支路，变频支路的输出端电连接升降驱动电机；

炉压控制电路设置有一固态继电器，固态继电器的输入控制端电连接PLC 控制单元的信号输出端口，固态继电器的受控输出端电连接排气阀，炉温控制电路电连接发热元件。

进一步的技术方案中，所述电源启动模块设置有电源启动支路、电源指示支路、直流供电支路；

电源启动支路设置有过流保护开关QF5和钥匙开关K1，过流保护开关QF5 和钥匙开关K1串联形成一电源启动支路，电源启动支路设有电源输入端和交流供电端，电源启动支路的电源输入端电连接三相电源输入端，电源指示支路设置有电源指示灯H1，直流供电支路设置有整流器，电源指示灯H1和整流器分别并联于电源启动支路的交流供电端，以分别形成电源指示支路和直流供电支路；人机输入界面的电源接线端电连接整流器的直流供电端、PLC控制单元的电源接线端电连接交流供电端。

进一步的技术方案中，升降驱动电路设置有升降预警支路和所述变频支路，升降预警支路设置有第一升降预警蜂鸣器Y1、第二升降预警蜂鸣器Y2和中间继电器KA3；

中间继电器KA3的常开开关的一端分别并联第一升降预警蜂鸣器Y1和第二升降预警蜂鸣器Y2，中间继电器KA3的常开开关的另一端电连接三相电源输入端，中间继电器KA3的线圈电连接PLC控制单元的信号输出端口，以形成升降预警支路。

进一步的技术方案中，所述变频支路设置有变频器、中间继电器KA1和中间继电器KA2，变频器设置有调频旋钮；

变频器的电源输入端电连接三相电源输入端，变频器的供电输出端电连接升降驱动电机，中间继电器KA1的常开开关和中间继电器KA2的常开开关分别电连接于变频器的两个信号选择通道，中间继电器KA1的线圈和中间继电器KA2 的线圈分别电连接PLC控制单元的信号输出端口。

进一步的技术方案中，炉温控制电路设置有发热驱动支路和温度反馈支路，温度反馈支路用于采集发热元件的温度数据，且温度反馈支路根据温度数据调整发热驱动支路的输出端的电压大小或电流大小；

发热驱动支路设置有三相功率驱动器、交流接触器KM1和三相变压器TC1，三相电源输入端电连接交流接触器KM1的常开开关的第一端，交流接触器KM1 的常开开关的第二端电连接三相功率驱动器的电源输入端口，交流接触器KM1 的线圈电连接PLC控制单元的信号输出端口；三相变压器TC1的输入端电连接三相功率驱动器的供电输出端口，三相变压器TC1的输出端并联有一三相电流互感器和所述发热元件，三相电流互感器耦接有一三相电压表和一三相电流表。

进一步的技术方案中，温度反馈支路设置有温控器和温控记录仪，交流供电端分别电连接温控器的电源接口和温控记录仪的电源接口；

PLC控制单元经由人机输入界面向温控器的通讯接口输入调温信号，温控器根据该调温信号调控三相功率驱动器的输出电压和/电流或大小，温控器连接有第一热电偶，第一热电偶电连接于温控器的温度采集接口，第一热电偶采发热元件的温度数据，且第一热电偶输出该温度数据至温控器的温度采集接口，温控记录仪设有显示界面，温控记录仪的信号输入接口连接有第二热电偶，第二热电偶用于检测发热元件的温度数据，温控记录仪经由显示界面显示发热元件的温度数据。

进一步的技术方案中，真空炉体内设置有压力变送器，压力变送器用于采集真空炉体内的气压数据，并将该气压数据传输至PLC控制单元，所述炉压控制电路设置有炉压检测支路，炉压检测支路设置有中间继电器KA7、中间继电器 KA8、高压报警指示灯H8和低压报警指示灯H9；

中间继电器KA7的常开开关和高压报警指示灯H8串联形成一高压报警指示支路，中间继电器KA8的常开开关和低压报警指示灯H9串联形成一低压报警指示支路，高压报警指示支路和低压报警指示支路分别并联于交流供电端，中间继电器KA7的线圈和中间继电器KA8的线圈分别电连接PLC控制单元的输出接口，以形成一炉压检测支路。

进一步的技术方案中，所述发热元件设置有2-3个发热管组，每个发热管组包括9-12个发热管，且各发热管呈矩阵排列，各发热管均选用硅钼棒。

进一步的技术方案中，所述整流器的输出端的输出电压设定为直流电压 24V，所述人机输入界面与PLC控制单元配置成RS485通讯模式。

进一步的技术方案中，所述电控柜设置有控制面板和三相电缆接口，控制面板安装有所述钥匙开关K1、所述电源指示灯H1、所述温控记录仪、所述三相电压表和所述三相电流表，三相电源输入端通过电缆连接于三相电缆接口。

采用上述结构后，本实用新型和现有技术相比所具有的优点是：

1.本实用新型的升降驱动电路设置有一变频支路，能够通过PLC控制单元预先设定升降驱动电机的运转频率，进而调控工作台的升降速率，并且能观察实际运转频率。

2.本实用新型的炉压控制电路设置有一固态继电器，固态继电器的输入控制端电连接PLC控制单元的信号输出端口，固态继电器的受控输出端电连接排气阀，其相对于现有技术采用触点继电器控制排气阀，避免动作频率高，造成继电器触点损坏，设备安全性能得到提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的电路原理图的第一部分；

图2是本实用新型的电路原理图的第二部分；

图3是本实用新型的电路原理图的第三部分；

图4是本实用新型的电路原理图的第四部分；

图5是本实用新型的电路原理图的第五部分；

图6是本实用新型的电路原理图的第六部分；

图7是本实用新型的电路原理图的第七部分；

图8是本实用新型的电路原理图的第八部分；

图9是本实用新型的电路原理图的第九部分。

具体实施方式

以下仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。

如图1至9所示，本实用新型提供的一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，包括工作台、真空炉体、传动连接于工作台的升降驱动电机、安装于真空炉体内的发热元件、连接于真空炉体的排气阀及一独立于真空炉体的电控柜，电控柜内设置有集成控制系统；

集成控制系统设置三相电源输入端，三相电源输入端并联有电源控制电路、升降驱动电路、炉温控制电路和炉压控制电路，

电源控制电路设置有电源启动模块、人机输入界面、PLC控制单元，PLC控制单元与人机输入界面配置成RS485通讯模式，以接收人机输入界面的运行参数；

人机输入界面的电源接线端和PLC控制单元的电源接线端分别电连接电源启动模块；

升降驱动电路设置有一变频支路，PLC控制单元通过信号输出端口导通或切断变频支路，变频支路的输出端电连接升降驱动电机，其相对于现有技术中的升降驱动电机采用星行接法或三角形接法直接连接于三相电源端，能够通过PLC 控制单元预先设定升降驱动电机的运转频率，进而调控工作台的升降速率，并且能观察实际运转频率。

炉压控制电路设置有一固态继电器，固态继电器的输入控制端电连接PLC 控制单元的信号输出端口，固态继电器的受控输出端电连接排气阀，其相对于现有技术采用触点继电器控制排气阀，避免动作频率高，造成继电器触点损坏，设备安全性能得到提高；

具体的，炉温控制电路电连接发热元件，所述发热元件设置有3个发热管组，每个发热管组包括12个发热管，且各发热管呈矩阵排列，其中，各发热管选用硅钼棒，高温抗氧化性强。

本实施例中，所述电源启动模块设置有电源启动支路、电源指示支路、直流供电支路；

电源启动支路设置有过流保护开关QF5和钥匙开关K1，过流保护开关QF5 和钥匙开关K1串联形成一电源启动支路，电源启动支路设有电源输入端和交流供电端，电源启动支路的电源输入端电连接三相电源输入端，

电源指示支路设置有电源指示灯H1，直流供电支路设置有整流器，电源指示灯H1和整流器分别并联于电源启动支路的交流供电端，以分别形成电源指示支路和直流供电支路；

人机输入界面的电源接线端电连接整流器的直流供电端、PLC控制单元的电源接线端电连接交流供电端。

具体的，整流器的输出端的输出电压设定为直流电压24V，所述人机输入界面与PLC控制单元配置成RS485通讯模式，实际应用中，当钥匙开关K1闭合导通时，电源启动支路导通，交流供电端和直流供电端得电，人机输入界面和PLC 控制单元开始工作，同时电源指示灯H1亮起，以指示设备启动。

本实施例中，升降驱动电路设置有升降预警支路和变频支路，升降预警支路设置有第一升降预警蜂鸣器Y1、第二升降预警蜂鸣器Y2和中间继电器KA3，中间继电器KA3的常开开关的一端分别并联第一升降预警蜂鸣器Y1和第二升降预警蜂鸣器Y2，中间继电器KA3的常开开关的另一端电连接三相电源输入端，中间继电器KA3的线圈电连接PLC控制单元的信号输出端口，以形成升降预警支路；

变频支路设置有变频器、中间继电器KA1和中间继电器KA2，变频器设有调频旋钮；

变频器的电源输入端电连接三相电源输入端，变频器的供电输出端电连接升降驱动电机，中间继电器KA1的常开开关和中间继电器KA2的常开开关分别电连接于变频器的两个信号选择通道，中间继电器KA1的线圈和中间继电器KA2 的线圈分别电连接PLC控制单元的信号输出端口。实际应用中，中间继电器KA1 的线圈得电时，中间继电器KA1的常开开关闭合导通，变频器驱动升降驱动电机正转，工作台做上升运动，同理，中间继电器KA2的线圈得电时，工作台做下降运动，用户通过调频旋钮可手动调控升降驱动电机的运转频率。

在较佳的实施方案中，炉温控制电路设置有发热驱动支路和温度反馈支路，温度反馈支路设置有温控器和温控记录仪，交流供电端分别电连接温控器和温控记录仪的电源接口，温控器选取英国欧陆公司生产的温控器，型号为 EUROTHERM-3504，温控记录仪采用宇电公司的温控记录仪，型号为 AI-3709M-J1-J1-J1，PLC控制单元经由人机输入界面向温控器的通讯接口输入调温信号，温控器根据该调温信号调控三相功率驱动器的输出电压和/电流或大小，温控器连接有第一热电偶，第一热电偶电连接于温控器的温度采集接口，第一热电偶采发热元件的温度数据，且第一热电偶输出该温度数据至温控器的温度采集接口，温控记录仪设有显示界面，温控记录仪的信号输入接口连接有第二热电偶，第二热电偶用于检测发热元件的温度数据，温控记录仪经由显示界面显示发热元件的温度数据。

实际应用中，用户根据靶材烧结工艺要求，在人机输入界面设定时间温度曲线，温控器和PLC控制单元配置成串行通讯模式，第一热电偶采发热元件的温度转化成电压信号加在温控器上，温控器将电压信号与设定的时间温度曲线比较，输出一个4-20MA的电流控制信号到三相功率驱动器，以调控相功率驱动器的供电输出端口的电压大小或电流大小，这样就能控制加在发热管的电压电流大小，达到控制炉内温度按设定时间温度曲线运行的目的。

发热驱动支路设置有三相功率驱动器、交流接触器KM1和三相变压器TC1，三相电源输入端电连接交流接触器KM1的常开开关的第一端，交流接触KM1 的常开开关的第二端电连接三相功率驱动器的电源输入端口，交流接触器KM1 的线圈电连接PLC控制单元的信号输出端口；

三相变压器TC1的输入端电连接三相功率驱动器的供电输出端口，三相变压器TC1的输出端并联有一三相电流互感器和所述发热元件，三相电流互感器耦接有一电压表和一电流表。

本实施例中，真空炉体内设置有压力变送器，压力变送器用于采集炉内的气压数据，并将该气压数据传输至PLC控制单元,所述炉压控制电路设置有炉压检测支路，炉压检测支路设置有中间继电器KA7、中间继电器KA8、高压报警指示灯H8和低压报警指示灯H9，中间继电器KA7的常开开关和高压报警指示灯 H8串联形成一高压报警指示支路，中间继电器KA8的常开开关和低压报警指示灯H9串联形成一低压报警指示支路，

高压报警指示支路和低压报警指示支路分别并联于交流供电端，中间继电器 KA7的线圈和中间继电器KA8的线圈分别电连接PLC控制单元的输出接口，以形成一炉压检测支路，当炉内的气压高于PLC控制单元预先存储的气压数据时，中间继电器KA7的常开开关闭合导通，高压报警指示灯H8亮起，当炉内的气压低于PLC控制单元预先存储的气压数据时，中间继电器KA8的常开开关闭合导通，低压报警指示灯H9亮起。

本实施例中，所述电控柜设置有控制面板和三相电缆接口，控制面板安装有所述钥匙开关K1、所述电源指示灯H1、所述温控记录仪、所述三相电压表和所述三相电流表，三相电源输入端通过电缆连接于三相电缆接口。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，包括工作台、真空炉体、传动连接于工作台的升降驱动电机、安装于真空炉体内的发热元件、连接于真空炉体的排气阀及一独立于真空炉体的电控柜，电控柜内设置有集成控制系统，其特征在于：集成控制系统设置三相电源输入端，三相电源输入端并联有电源控制电路、升降驱动电路、炉温控制电路和炉压控制电路，

电源控制电路设置有电源启动模块、人机输入界面、PLC控制单元，PLC控制单元与人机输入界面配置成串行通讯模式，以接收人机输入界面的运行参数；

人机输入界面的电源接线端和PLC控制单元的电源接线端分别电连接电源启动模块；

升降驱动电路设置有一变频支路，PLC控制单元通过信号输出端口导通或切断变频支路，变频支路的输出端电连接升降驱动电机；

炉压控制电路设置有一固态继电器，固态继电器的输入控制端电连接PLC控制单元的信号输出端口，固态继电器的受控输出端电连接排气阀，炉温控制电路电连接发热元件。

2.根据权利要求1所述的一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，其特征在于：所述电源启动模块设置有电源启动支路、电源指示支路、直流供电支路；

电源启动支路设置有过流保护开关QF5和钥匙开关K1，过流保护开关QF5和钥匙开关K1串联形成一电源启动支路，电源启动支路设有电源输入端和交流供电端，电源启动支路的电源输入端电连接三相电源输入端，

电源指示支路设置有电源指示灯H1，直流供电支路设置有整流器，

电源指示灯H1和整流器分别并联于电源启动支路的交流供电端，以分别形成电源指示支路和直流供电支路；

人机输入界面的电源接线端电连接整流器的直流供电端、PLC控制单元的电源接线端电连接交流供电端。

3.根据权利要求1所述的一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，其特征在于：升降驱动电路设置有升降预警支路和所述变频支路，

升降预警支路设置有第一升降预警蜂鸣器Y1、第二升降预警蜂鸣器Y2和中间继电器KA3，

中间继电器KA3的常开开关的一端分别并联第一升降预警蜂鸣器Y1和第二升降预警蜂鸣器Y2，中间继电器KA3的常开开关的另一端电连接三相电源输入端，中间继电器KA3的线圈电连接PLC控制单元的信号输出端口，以形成升降预警支路。

4.根据权利要求3所述的一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，其特征在于：所述变频支路设置有变频器、中间继电器KA1和中间继电器KA2，变频器设置有调频旋钮；

变频器的电源输入端电连接三相电源输入端，变频器的供电输出端电连接升降驱动电机，中间继电器KA1的常开开关和中间继电器KA2的常开开关分别电连接于变频器的两个信号选择通道，中间继电器KA1的线圈和中间继电器KA2的线圈分别电连接PLC控制单元的信号输出端口。

5.根据权利要求2所述的一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，其特征在于：炉温控制电路设置有发热驱动支路和温度反馈支路，

温度反馈支路用于采集发热元件的温度数据，且温度反馈支路根据温度数据调整发热驱动支路的输出端的电压大小或电流大小，

发热驱动支路设置有三相功率驱动器、交流接触器KM1和三相变压器TC1，

三相电源输入端电连接交流接触器KM1的常开开关的第一端，交流接触器KM1的常开开关的第二端电连接三相功率驱动器的电源输入端口，交流接触器KM1的线圈电连接PLC控制单元的信号输出端口；

三相变压器TC1的输入端电连接三相功率驱动器的供电输出端口，三相变压器TC1的输出端并联有一三相电流互感器和所述发热元件，三相电流互感器耦接有一三相电压表和一三相电流表。

6.根据权利要求5所述的一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，其特征在于：温度反馈支路设置有温控器和温控记录仪，交流供电端分别电连接温控器的电源接口和温控记录仪的电源接口，

PLC控制单元经由人机输入界面向温控器的通讯接口输入调温信号，温控器根据该调温信号调控三相功率驱动器的输出电压和/电流或大小，

温控器连接有第一热电偶，第一热电偶电连接于温控器的温度采集接口，第一热电偶采发热元件的温度数据，且第一热电偶输出该温度数据至温控器的温度采集接口，

温控记录仪设有显示界面，温控记录仪的信号输入接口连接有第二热电偶，第二热电偶用于检测发热元件的温度数据，温控记录仪经由显示界面显示发热元件的温度数据。

7.根据权利要求2所述的一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，其特征在于：真空炉体内设置有压力变送器，压力变送器用于采集真空炉体内的气压数据，并将该气压数据传输至PLC控制单元；

所述炉压控制电路设置有炉压检测支路，

炉压检测支路设置有中间继电器KA7、中间继电器KA8、高压报警指示灯H8和低压报警指示灯H9；

中间继电器KA7的常开开关和高压报警指示灯H8串联形成一高压报警指示支路，

中间继电器KA8的常开开关和低压报警指示灯H9串联形成一低压报警指示支路，

高压报警指示支路和低压报警指示支路分别并联于交流供电端，中间继电器KA7的线圈和中间继电器KA8的线圈分别电连接PLC控制单元的输出接口，以形成一炉压检测支路。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，其特征在于：所述发热元件设置有2-3个发热管组，每个发热管组包括9-12个发热管，且各发热管呈矩阵排列，各发热管均选用硅钼棒。

9.根据权利要求2所述的一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，其特征在于：所述整流器的输出端的输出电压设定为直流电压24V，所述人机输入界面与PLC控制单元配置成RS485通讯模式。

10.根据权利要求6所述的一种带有集成控制系统的靶材烧结炉，其特征在于：所述电控柜设置有控制面板和三相电缆接口，控制面板安装有所述钥匙开关K1、所述电源指示灯H1、所述温控记录仪、所述三相电压表和所述三相电流表，三相电源输入端通过电缆连接于三相电缆接口。

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