專利名稱：Plc控制的智能化井式電爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用直接電阻加熱的退火爐，尤其涉及井式爐熱處理過程的控制或調(diào)節(jié)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)井式電爐均采用直接電阻加熱。其控制方式仍為傳統(tǒng)的繼電器控制。這種方式對(duì)負(fù)載主電路的功率輸出難以調(diào)整，也無法根據(jù)爐溫進(jìn)行閉環(huán)控制，導(dǎo)致爐溫不均，熱效率低下，過熱或欠溫極易造成廢品或出現(xiàn)重大的質(zhì)量事故。因此，采用PLC可編程序控制器及其相關(guān)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的井式電阻加熱爐進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)其負(fù)載主電路提供由可編程PID調(diào)節(jié)的PWM周期功率輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐溫的閉環(huán)控制便成為業(yè)界普遍關(guān)注的課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的提出，旨在設(shè)計(jì)一種能對(duì)井式電爐實(shí)現(xiàn)分區(qū)管理，采用可編程PID調(diào)節(jié)輸出由一體化三相電力調(diào)功器按照一定周期定時(shí)采集可編程PID調(diào)節(jié)器光隔的輸入信號(hào)，經(jīng)其微處理器處理后，由其中的固態(tài)繼電器SSR來控制負(fù)載功率輸出，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱系統(tǒng)的閉環(huán)控制。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種PLC控制的智能化井式電爐，包括爐體、爐蓋和電阻加熱體，所述電阻加熱體采用角形連接，其特征在于還包括一個(gè)對(duì)負(fù)載主電路進(jìn)行PLC控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)主電路實(shí)行分區(qū)溫控，其溫控電路分別由三個(gè)可編程PID調(diào)節(jié)器、三個(gè)一體化三相電力調(diào)功器和一個(gè)溫控表連接器所組成，每個(gè)溫控區(qū)設(shè)有熱電偶，經(jīng)補(bǔ)償電路與可編程PID調(diào)節(jié)器連接，該調(diào)節(jié)器的外部輸入端與溫控表聯(lián)接器連接，其輸出端與一體化三相電力調(diào)功器的輸入端連接，且通過溫控開關(guān)和固態(tài)繼電器SSR與主電路串并接；一體化三相電力調(diào)功器按照一定周期定時(shí)采集由可編程PID調(diào)節(jié)器光隔的輸入信號(hào)，計(jì)算出輸出量的大小，依此產(chǎn)生調(diào)功器的周期pwm和/或cyc過零周波SSR的驅(qū)動(dòng)輸出。在所述的PLC控制的智能化井式電爐的爐體的下部有鐘罩閥，其閥芯為一通管，與外部相通；其閥蓋與液壓推桿連接，推桿由裝在爐體上部的液壓缸驅(qū)動(dòng)。爐蓋的頂部中央設(shè)有沙封器，其閥芯為通管，與外部接通。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，主要表現(xiàn)在1、自動(dòng)化程度高，對(duì)爐溫實(shí)現(xiàn)定值和/或程序的閉環(huán)控制，在650～800℃溫度范圍內(nèi)誤差≤±2℃，具有加熱溫升快，能對(duì)不同溫區(qū)的爐溫進(jìn)行一體化同步控制，使?fàn)t溫更加均勻。
2、由于在爐體和爐蓋上分別設(shè)置了鐘罩閥和沙封器，當(dāng)閥蓋和沙封開啟后形成空氣的快速冷卻通道，形成的循環(huán)通風(fēng)可在4～5個(gè)小時(shí)內(nèi)使?fàn)t溫降到650℃，這樣的冷卻速度只相當(dāng)于傳統(tǒng)退火爐冷卻時(shí)間的一半，生產(chǎn)效率則相應(yīng)的提高1倍。冷卻速度的提高，對(duì)于處理軸承鋼絲類產(chǎn)品尤為重要，退火后的金相組織達(dá)到了最好水平，碳化物為球狀，細(xì)小而均勻，達(dá)到了瑞典SKF和日本NSK相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的2級(jí)水平。
3、經(jīng)過處理的產(chǎn)品氧化少，免酸洗，無污染，以電加熱取代煤、油或天然氣，節(jié)約了能源。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的電氣原理圖。
圖3是GCr15軸承鋼經(jīng)本發(fā)明處理后的金相組織圖。
圖4是GCr15軸承鋼經(jīng)瑞典提供的金相組織圖。
圖5是GCr15軸承鋼經(jīng)日本提供的金相組織圖。
圖2是本發(fā)明的說明書摘要附圖。
圖中，1、鐘罩閥，2、電阻加熱體，3、液壓油缸，4、裝料罐5、沙封器，6、爐蓋，7、爐體，8、爐底座，9、循環(huán)風(fēng)扇，100是第一溫區(qū)的可編程PID調(diào)節(jié)器，200是第二溫區(qū)的可編程PID調(diào)節(jié)器，300是第三溫區(qū)的可編程PID調(diào)節(jié)器，400是第一溫區(qū)的一體化三相電力調(diào)功器，500是第二溫區(qū)的一體化三相電力調(diào)功器，600是第三溫區(qū)的一體化三相電力調(diào)功器，700是溫控表連接器。
具體實(shí)施例方式如圖1和圖2所示，一種PLC控制的智能化井式電爐，包括爐體、爐蓋和電阻加熱體，所述電阻加熱體采用星形或角形連接于電源，其特征在于還包括一個(gè)對(duì)負(fù)載主電路進(jìn)行PLC控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)主電路實(shí)行分區(qū)溫控，其控制電路分別由三個(gè)可編程PID調(diào)節(jié)器、三個(gè)一體化三相電力調(diào)功器和一個(gè)溫控表聯(lián)接器所組成，每個(gè)溫控區(qū)都設(shè)有熱電偶，經(jīng)補(bǔ)償電路與可編程PID調(diào)節(jié)器連接，該調(diào)節(jié)器的外部輸入端與溫控表聯(lián)接器連接，其輸出端與一體化三相電力調(diào)功器輸入端連接，且通過溫控開關(guān)和固態(tài)繼電器SSR與主電路串并聯(lián)；一體化三相電力調(diào)功器按照一定周期定時(shí)采集由可編程PID調(diào)節(jié)器光隔的輸入信號(hào)，計(jì)算輸出量的大小，依此產(chǎn)生pwm周期和/或cyc過零周波的SSR驅(qū)動(dòng)輸出。
本發(fā)明采用了ZAC2P3型一體化三相電力調(diào)功器，可用于每相電流達(dá)250A，180KW以下的功率輸出的加熱系統(tǒng)，具有隔離輸入以及周期PWM和/或cyc周波過零兩種調(diào)節(jié)輸出方式，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)可為PWM占空比輸入，周期為1或2秒轉(zhuǎn)換時(shí)間，隔離電壓＞2500VDC；調(diào)節(jié)輸出方式為周期4秒的PWM占空比輸出，跟隨PWM輸入信號(hào)和/或cyc周波過零調(diào)節(jié)輸出；負(fù)載方式為50Hz/60Hz三相三角形中心不接地的三相二控阻性負(fù)載；驅(qū)動(dòng)輸出為12V寬脈沖，驅(qū)動(dòng)電流＜30mA，每路輸出最多可接兩串兩并的4只SSR。
PLC控制器采用FP93型可編程PID調(diào)節(jié)器，具有自由輸入，定值和/或程序控制方式，可帶4組曲線最大40段可編程，6組專家PID參數(shù)，I/O接口包括4組DI外部開關(guān)、3路繼電器和4路OC擴(kuò)展門共16種事件。
本發(fā)明PLC控制系統(tǒng)的工作原理如圖2原理框圖所示。對(duì)加熱過程的控制由FP93與ZAC2P3配合完成，電源通過ZAC2P3中的SSR固態(tài)繼電器接入負(fù)載，形成功率輸出。爐溫則由熱電偶檢測將溫度信號(hào)傳送給FP93，其中的CPU將得到的溫度信號(hào)與設(shè)定溫度值進(jìn)行比較，然后將輸出信號(hào)通過輸出端口傳送給ZAC2P3，ZAC2P3則通過SSR控制負(fù)載，從而實(shí)現(xiàn)了爐溫的閉環(huán)控制。
具體地，三塊FP93分別搭配著三塊ZAC2P3控制著爐內(nèi)第一、二、三溫區(qū)，可編程PID調(diào)節(jié)器100和一體化三相電力調(diào)功器400控制第一溫區(qū)；可編程PID調(diào)節(jié)器200和一體化三相電力調(diào)功器500控制第二溫區(qū)；可編程PID調(diào)節(jié)器300和一體化三相電力調(diào)功器600控制第三溫區(qū)。三塊FP93通過端口G、H連接熱電偶，熱電偶把測得該溫區(qū)的溫度，以電壓數(shù)字量信號(hào)傳回到FP93，再由FP93對(duì)檢測量與設(shè)定量來比較，辨定該溫區(qū)是否達(dá)到設(shè)定值，若未達(dá)到，則由FP93繼續(xù)執(zhí)行原程序。若第一溫區(qū)的溫度已達(dá)到了設(shè)定值，則通過端口B輸出一數(shù)字信號(hào)給溫控表聯(lián)接器700的端口B。類似地，第二溫區(qū)的的溫度已達(dá)到設(shè)定值，則通過端口D輸出一信號(hào)到溫控表的端口D，第三溫區(qū)的溫度也達(dá)到了設(shè)定值，則通過端口F輸出一個(gè)信號(hào)到溫控表的端口F，這時(shí)，溫控表聯(lián)接器將會(huì)通過B、D、F三個(gè)端口給FP93相應(yīng)端口返回一數(shù)字信號(hào)，使三塊FP93同時(shí)進(jìn)入下一步。如果，三塊FP93中，只有一塊達(dá)到設(shè)定值，則該表應(yīng)進(jìn)入保溫等待狀態(tài)，若只有2塊FP93達(dá)設(shè)定值，這二塊FP93都應(yīng)進(jìn)入保溫等待狀態(tài)，只有三塊表全部達(dá)到設(shè)定值，才能同時(shí)跳入下一步。
三塊FP93對(duì)ZAC2P3的控制信號(hào)，均由端口M、N輸出，進(jìn)入ZAC2P3的輸入端口1、2，然后通過溫控開關(guān)和ZAC2P3中的固態(tài)繼電器SSR實(shí)現(xiàn)與負(fù)載主電路的串并接，通過調(diào)整負(fù)載的功率達(dá)到對(duì)爐溫的控制。
權(quán)利要求
1.一種PLC控制的智能化井式電爐，包括爐體、爐蓋和電阻加熱體，所述電阻加熱體采用角形連接，其特征在于還包括一個(gè)對(duì)負(fù)載主電路進(jìn)行PLC控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)主電路實(shí)行分區(qū)溫控，其溫控電路分別由三個(gè)可編程PID調(diào)節(jié)器(100、200、300)、三個(gè)一體化三相電力調(diào)功器(400、500、600)和一個(gè)溫控表連接器(700)所組成，每個(gè)溫控區(qū)設(shè)有熱電偶，經(jīng)補(bǔ)償電路與可編程PID調(diào)節(jié)器連接，該調(diào)節(jié)器的外部輸入端(A、C、E)與溫控表聯(lián)接器連接，其輸出端(M、N)與一體化三相電力調(diào)功器的輸入端(1、2)連接，且通過一體化三相電力調(diào)功器與主電路串并接；一體化三相電力調(diào)功器按照一定周期定時(shí)采集由可編程PID調(diào)節(jié)器光隔的輸入信號(hào)，計(jì)算出輸出量的大小，依此產(chǎn)生調(diào)功器的周期pwm和/或cyc過零周波SSR的驅(qū)動(dòng)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLC控制的智能化井式電爐，其特征在于所述爐體(7)的下部有鐘罩閥(1)，其閥芯為一通管，與外部相通；其閥蓋與液壓推桿連接，推桿由裝在爐體上部的液壓缸(3)驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PLC控制的智能化井式電爐，其特征在于所述爐蓋(6)的頂部中央設(shè)有沙封器(5)，其閥芯為通管，與外部接通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PLC控制的智能化井式電爐，包括爐體、爐蓋和電阻加熱體，所述電阻加熱體采用角形連接于電源，其特征在于還包括一個(gè)對(duì)負(fù)載主電路進(jìn)行PLC控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)主電路實(shí)行分區(qū)溫控，其控制電路分別由三個(gè)可編程PID調(diào)節(jié)器、三個(gè)一體化三相電力調(diào)功器和一個(gè)溫控表聯(lián)接器所組成，每個(gè)溫控區(qū)都設(shè)有熱電偶，并與可編程PID調(diào)節(jié)器連接，其外部輸入端與溫控表聯(lián)接器連接，其輸出端與一體化三相電力調(diào)功器的輸入端連接，且通過溫控開關(guān)和固態(tài)繼電器SSR與主電路串并接；調(diào)功器采集由可編程PID調(diào)節(jié)器光隔的輸入信號(hào)，對(duì)加熱系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制。該井式爐具有升溫快、溫度均勻、誤差小和降溫快的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21D11/00GK1834267SQ200610046408
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者欒本立 申請(qǐng)人:大連林發(fā)軸承鋼絲有限公司