CN212770883U - 步进式热处理生产线自动化控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种步进式热处理生产线自动化控制系统，包括温度控制系统、数据采集系统、数据处理模块、传动控制系统和智能SCADA系统；温度控制系统用于对设备温度进行控制，使设备温度能够满足生产温度工艺要求；数据采集系统包括智能传感器模块，智能传感器模块实时采集现场设备的各项监测数据，并将采集数据实时发送至数据处理模块；数据处理模块包括数据分析模块，数据分析模块接收智能传感器模块传来的控制数据，处理后发送至控制室；传动控制系统用于对生产线的动作流程进行智能化的连续控制。本实用新型用于步进式传动方式的连续生产线或类似的传动系统的设备，为设备的安全可靠运行和温度精准控制提供保证。

Description

步进式热处理生产线自动化控制系统

技术领域

本实用新型涉及自动化控制系统领域，具体涉及步进式热处理生产线自动化控制系统。

背景技术

步进式热处理生产线包括设备的进料、固溶炉内步进传动、出料淬火、沥水、时效炉内步进传动、卸料输送等流程，步进式热处理生产线的自动化控制系统需要对设备的安全可靠运行和温度精准控制，满足生产线长期安全可靠的运行，现场控制数据需要可连续自动存储和追溯，使产品质量充分得到有效控制和保障，降低和避免因控制系统的不完善造成生产线故障停机和产品的报废率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种步进式热处理生产线自动化控制系统，用于步进式传动方式的连续生产线或类似的传动系统的设备，为设备的安全可靠运行和温度精准控制提供保证。

为解决上述技术问题,本实用新型提供的技术方案是：

一种步进式热处理生产线自动化控制系统，包括温度控制系统、数据采集系统、数据处理模块、传动控制系统和智能SCADA系统；

所述的温度控制系统用于对设备温度进行控制，使设备温度能够满足生产温度工艺要求；

所述的数据采集系统包括智能传感器模块，所述的智能传感器模块实时采集现场设备的各项监测数据，并将采集数据实时发送至数据处理模块；

所述的数据处理模块包括数据分析模块，所述的数据分析模块接收智能传感器模块传来的控制数据，进行分析处理后，将处理信号发送至智能SCADA系统；

所述的传动控制系统用于对生产线的动作流程进行智能化的连续控制；确保每个传动运行环节安全稳定的运行；

所述的智能SCADA系统对现场设备进行集中管理和控制，所述的智能SCADA系统安装在控制室内；

所述的温度控制系统、数据采集系统、数据处理模块、传动控制系统均与控制室内的智能SCADA系统信号连接。

进一步的，所述的温度控制系统由温度采集传感器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、温度控制单元和辅助控制单元组成,所述的温度采集传感器通过模拟量输入模块连接温度控制单元，所述的温度控制单元通过模拟量输出模块向温度执行单元发送指令，所述的辅助控制单元与温度控制单元相连；所述的温度控制系统将设备温度控制有效的温度均匀性范围以内。

进一步的，所述的数据采集系统包括流量计、压力传感器和电能仪表，所述的流量计、压力传感器和电能仪表通过总线和第一可编程控制器PLC进行通讯连接，形成智能传感器模块，所述的第一可编程控制器PLC连接至智能SCADA系统。

进一步的，所述的数据采集系统还包括位置传感器和远程I/O模块，所述的远程I/O模块与所述的第一可编程控制器PLC进行通讯连接。

进一步的，所述的数据处理系统将处理后的信号通过总线及时反馈到总控制室的智能 SCADA系统进行数据采集和备份；如采集的数据出现异常，所述的数据处理系统还通过web 服务器发送给相关人员进行处理。

进一步的，所述的传动控制系统包括第二可编程控制器PLC、远程I/O站、现场操作站、位置传感器、状态信号采集单元和执行控制元件，所述的位置传感器、状态信号采集单元和执行控制元件均与现场操作站通讯连接，所述的现场操作站连接远程I/O站，并通过远程I/O 站连接至第二可编程控制器PLC，所述的第二可编程控制器PLC连接至智能SCADA系统。

进一步的，所述的智能SCADA系统通过工业控制机、触摸屏、PLC自动控制系统、变频器组成控制核心进行温度和逻辑控制，所述的工业控制机和触摸屏组成上位机，所述的PLC自动控制系统组成下位机。

有益效果：

本实用新型的步进式热处理生产线自动化控制系统利用高精度传感器实时采集设备的各类控制数据，通过智能控制模块进行处理和安全输出控制，能够满足生产线长期安全可靠的运行；通过现场控制数据，可连续自动存储和追溯，使产品质量充分得到有效控制和保障，大大降低和避免因控制系统的不完善造成生产线故障停机和产品的报废率。由于系统的安全可靠和稳定性，大大提高了产品的合格率和设备的正常运行率，在节能减排和增产增效上得到了充分的体现。

附图说明

图1：本实用新型的步进式热处理生产线自动化控制系统的结构示意图。

图2：温度控制系统的结构示意图。

图3：数据采集系统的结构示意图。

图4：智能SCADA系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本实用新型的范围。

一种步进式热处理生产线自动化控制系统，包括温度控制系统、数据采集系统、数据处理模块、传动控制系统和智能SCADA系统；

所述的温度控制系统用于对设备温度进行控制，使设备温度能够满足生产温度工艺要求；

所述的数据采集系统包括智能传感器模块，所述的智能传感器模块实时采集现场设备的各项监测数据，并将采集数据实时发送至数据处理模块；

所述的数据处理模块包括数据分析模块，所述的数据分析模块接收智能传感器模块传来的控制数据，进行分析处理后，将处理信号发送至控制室；

所述的传动控制系统用于对生产线的动作流程进行智能化的连续控制；确保每个传动运行环节安全稳定的运行；

所述的智能SCADA系统对现场设备进行集中管理和控制，所述的智能SCADA系统安装在控制室内；

所述的温度控制系统、数据采集系统、数据处理模块、传动控制系统均与控制室内的智能SCADA系统信号连接。

所述的温度控制系统由温度采集传感器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、温度控制单元和辅助控制单元组成,所述的温度采集传感器通过模拟量输入模块连接温度控制单元，所述的温度控制单元通过模拟量输出模块向温度执行单元发送指令，所述的辅助控制单元与温度控制单元相连；所述的温度控制系统将设备温度控制有效的温度均匀性范围以内。

所述的温度控制系统通过模拟量输入模块采集到温度传感器的温度信号后由自行开发的温度控制单元进行数据转换和处理。输出带有PID调节功能的控制信号再由模拟量输出模块控制相应的执行器件。如燃气烧嘴、比例阀门、电磁阀、电力调整器等。对于不同的控制温度采用不同的PID调节参数，有温度控制单元自动算出最佳的PID控制参数。多种辅助控制参与其中，如循环风机加速、为了防止热惯性加热系统提前调节或关闭、安全预吹扫等。此控制系统温度控制精度高、温度波动小运行平稳，抗干扰能力强，温度自由设定，多种报警功能和控制功能，能够有效保证温度控制在用户的工艺范围内(温度均匀性)。

所述的数据采集系统包括流量计、压力传感器和电能仪表，所述的流量计、压力传感器和电能仪表通过总线和第一可编程控制器PLC进行通讯连接，形成智能传感器模块，所述的第一可编程控制器PLC连接至智能SCADA系统。

所述的数据采集系统还包括位置传感器和远程I/O模块，所述的远程I/O模块与所述的第一可编程控制器PLC进行通讯连接。由于设备占地大，通过远程I/O数据采集能够有效地减少布线和数据采集的准确度。

所述的数据处理系统将处理后的信号通过总线及时反馈到总控制室的智能SCADA系统进行数据采集和备份；如采集的数据出现异常，所述的数据处理系统还通过web服务器发送给相关人员进行处理。现场仪表能够及时准确的反映设备实时的能源使用情况和设备运行状态，通过总线及时反馈到总控制室进行数据采集备份。

所述的传动控制系统包括第二可编程控制器PLC、远程I/O站、现场操作站、位置传感器、状态信号采集单元和执行控制元件，所述的位置传感器、状态信号采集单元和执行控制元件均与现场操作站通讯连接，所述的现场操作站连接远程I/O站，并通过远程I/O站连接至第二可编程控制器PLC，所述的第二可编程控制器PLC连接至智能SCADA系统。

所述的传动控制系统对设备的进料、固溶炉内步进传动、出料淬火、沥水、时效炉内步进传动、卸料输送等流程进行全自动无人工干预的智能控制；移栽机升降和进退由编码器和变频器通过专用程序块进行速度和位置控制，此控制运行速度可调，机械运行平稳；炉内步进机构由液压油缸和电子位置传感器控制，电子传感器实时测量步进机构升降和平移的位置及时反馈到控制系统，通过专用的程序块对步进机构进行精准控制；此控制定位精度高，确保设备长期稳定的运行，避免因采用老式接近开关检测造成设备定位精度低，造成设备严重损坏的后果；本实施例中，举例设备动作流程如下：

由物流线将产品输送到固溶炉上料辊道，固溶炉上料辊道自动将产品一个一个布置到备料辊上；当三备料架装满产品且满足进炉条件后，固溶炉前门压紧装置自动松开炉门自动开启到位；由上料移栽机降产品送至炉内的位置；移栽机退出，炉门自动关闭压紧。根据需要可一次上一层，也可一次上二层；产品在炉内由步进机构通过上升、前进、下降、后退周而复始的动作按工艺时间缓速向固溶炉出料口移动，当产品到达出料位置时，步进机构停止运行等待开门出料淬火；当满足淬火条件后，淬火槽循环系统自动开启，固溶炉后门松开并开启到位，淬火移栽机将炉内一层(或二层)层产品取出并快速后退并下降完成淬火工艺。固溶炉后门自动关闭压紧；淬火工艺时间自由设定，工艺时间到淬火移栽机上升，上升到位开始沥水时间等待；沥水时间到淬火移栽机降产品放至出料辊道上，由出料辊道驱动产品转移到倒水架上，倒水架自动旋转80度，将产品上集留的水倒掉；倒完水后，产品再由输送辊道转移到时效炉进料端传动架上，当时效炉满足进料条件时，时效炉前门压紧装置自动松开炉门自动开启到位；由时效炉上料移栽机降产品送至炉内的位置；移栽机退出，炉门自动关闭压紧。根据需要可一次上一层，也可一次上二层；产品在炉内由步进机构通过上升、前进、下降、后退周而复始的动作按工艺时间缓速向时效炉出料口移动，当产品到达出料位置时，步进机构停止运行等待开门出料；当满足时效炉出料条件时，时效炉后门自动松开开启，由时效炉出料移栽机降炉内产品一层(或二层)快速取出，时效炉后门自动关闭压紧；时效炉出料移栽机降取出的产品放置在卸料辊道上，由卸料辊道和用户物流线将产品转移至下道工序；至此整条生产线传动流程完成。

所述的智能SCADA系统通过工业控制机、触摸屏、PLC自动控制系统、变频器组成控制核心进行温度和逻辑控制，所述的工业控制机和触摸屏组成上位机，所述的上位机同时具备模拟显示和生产操作的功能，所述的工业控制机还具有数据记录、储存和管理的作用，所述的工业控制机和触摸屏在操作和显示方面互为备用，一套系统故障不会导致全线瘫痪，这样可充分利用触摸屏的高可靠性杜绝微机系统死机而导致的生产线瘫痪情况的出现；所述的PLC 自动控制系统组成下位机，对全线模拟量即温度进行控制，对全线开关量即全线的机械动作进行逻辑控制。

优选的，所述的下位机PLC自动控制系统采用西门子S7-1500控制器；所述的上位机采用西门子wincc7.4，SCADA软件，通过以太网络与PLC自动控制系统采用的西门子可编程式控制器S7-1500交换数据。所述的传动控制系统采用西门子可编程控制器SIMATIC S7-1500 控制系统。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种步进式热处理生产线自动化控制系统，其特征在于：包括温度控制系统、数据采集系统、数据处理模块、传动控制系统和智能SCADA系统；

所述的温度控制系统用于对设备温度进行控制，使设备温度能够满足生产温度工艺要求；

所述的数据采集系统包括智能传感器模块，所述的智能传感器模块实时采集现场设备的各项监测数据，并将采集数据实时发送至数据处理模块；

所述的数据处理模块包括数据分析模块，所述的数据分析模块接收智能传感器模块传来的控制数据，进行分析处理后，将处理信号发送至智能SCADA系统；

所述的传动控制系统用于对生产线的动作流程进行智能化的连续控制，确保每个传动运行环节安全稳定的运行；

所述的智能SCADA系统对现场设备进行集中管理和控制，所述的智能SCADA系统安装在控制室内；

所述的温度控制系统、数据采集系统、数据处理模块、传动控制系统均与控制室内的智能SCADA系统信号连接。

2.根据权利要求1所述的步进式热处理生产线自动化控制系统，其特征在于：所述的温度控制系统由温度采集传感器、模拟量输入模块、模拟量输出模块、温度控制单元和辅助控制单元组成,所述的温度采集传感器通过模拟量输入模块连接温度控制单元，所述的温度控制单元通过模拟量输出模块向温度执行单元发送指令，所述的辅助控制单元与温度控制单元相连；所述的温度控制系统将设备温度控制有效的温度均匀性范围以内。

3.根据权利要求1所述的步进式热处理生产线自动化控制系统，其特征在于：所述的数据采集系统包括流量计、压力传感器和电能仪表，所述的流量计、压力传感器和电能仪表通过总线和第一可编程控制器PLC进行通讯连接，形成智能传感器模块，所述的第一可编程控制器PLC连接至智能SCADA系统。

4.根据权利要求3所述的步进式热处理生产线自动化控制系统，其特征在于：所述的数据采集系统还包括位置传感器和远程I/O模块，所述的远程I/O模块与所述的第一可编程控制器PLC进行通讯连接。

5.根据权利要求1所述的步进式热处理生产线自动化控制系统，其特征在于：数据处理系统将处理后的信号通过总线及时反馈到总控制室的智能SCADA系统进行数据采集和备份；如采集的数据出现异常，所述的数据处理系统还通过web服务器发送给相关人员进行处理。

6.根据权利要求1所述的步进式热处理生产线自动化控制系统，其特征在于：所述的传动控制系统包括第二可编程控制器PLC、远程I/O站、现场操作站、位置传感器、状态信号采集单元和执行控制元件，所述的位置传感器、状态信号采集单元和执行控制元件均与现场操作站通讯连接，所述的现场操作站连接远程I/O站，并通过远程I/O站连接至第二可编程控制器PLC，所述的第二可编程控制器PLC连接至智能SCADA系统。

7.根据权利要求1所述的步进式热处理生产线自动化控制系统，其特征在于：所述的智能SCADA系统通过工业控制机、触摸屏、PLC自动控制系统、变频器组成控制核心进行温度和逻辑控制，所述的工业控制机和触摸屏组成上位机，所述的PLC自动控制系统组成下位机。

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