計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)在燃?xì)鉅t熱處理工藝過程的應(yīng)用

                       ——工控機(jī)PC+PLC控制技術(shù)

利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)功能，可將各類工件的最佳熱處理工藝存入存儲(chǔ)器，當(dāng)輸入熱處理工件的參數(shù)后，計(jì)算機(jī)便能自動(dòng)控制過程。 武漢電爐廠優(yōu)先于很多企業(yè)將計(jì)算機(jī)應(yīng)用到了燃?xì)鉅t的熱處理工藝過程中。如：控制氣體滲氮、氣體滲碳和感應(yīng)加熱表面淬火等工藝過程。計(jì)算機(jī)控制滴注式氣體滲碳的軟件程序，它能夠準(zhǔn)確控制氣體滲碳時(shí)的加熱溫度、加熱時(shí)間、爐內(nèi)壓力及氣氛碳勢等。使用計(jì)算機(jī)還可以對(duì)多臺(tái)設(shè)備實(shí)行群控，既保證熱處理質(zhì)量，又能提高生產(chǎn)效率。由于實(shí)現(xiàn)了熱處理過程自動(dòng)化和集中監(jiān)督，從而消除因操作人員水平不同或其他人為因素引起質(zhì)量波動(dòng)，有利于穩(wěn)定熱處理質(zhì)量。

一、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制原理

可以采用工控機(jī)PC和可編程控制器(PLC)來實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉅t的自動(dòng)控制，以提高設(shè)備運(yùn)行品質(zhì)和工件過程的合理、精準(zhǔn)性，燃?xì)鉅t運(yùn)行自動(dòng)控制應(yīng)實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)壓力、燃燒過程、預(yù)熱系統(tǒng)和其他機(jī)械部分運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的自動(dòng)控制，為了實(shí)現(xiàn)高精度爐溫控制，宜采用溫度信號(hào)單燒嘴控制，即每只燒嘴配制一只雙芯熱電偶，一只熱電偶溫度信號(hào)用于運(yùn)行控制，另一只熱電偶溫度信號(hào)進(jìn)行溫度曲線記錄，從而實(shí)現(xiàn)單區(qū)域燒嘴調(diào)控。

采用工控機(jī)作為人機(jī)對(duì)話和管理層，信號(hào)處理及控制過程通過PLC實(shí)現(xiàn)，工控機(jī)和PLC通過組態(tài)軟件包聯(lián)接，控制信號(hào)經(jīng)過放大后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行器中的兩相伺服電動(dòng)機(jī)或電磁閥，帶動(dòng)蝶閥或調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)燃燒系統(tǒng)自動(dòng)控制。在自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，還可以采用電動(dòng)操作器將伺服機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為手動(dòng)操作，充分保證加熱爐安全運(yùn)行。

二、 武漢電爐廠的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在燃?xì)鉅t中的應(yīng)用

系統(tǒng)擁有自動(dòng)點(diǎn)火程序控制、熄火、回火自動(dòng)監(jiān)測保護(hù)及報(bào)警等多項(xiàng)多層次安全保護(hù)措施，燃燒系統(tǒng)由燒嘴、火焰監(jiān)測器，點(diǎn)火變壓器，以及燒嘴智能控制系統(tǒng)構(gòu)成。

每套高速自控?zé)於寂溆袩炜刂破?/span>,與西門子PLC-DCS系統(tǒng)連接。在DCS系統(tǒng)中完成吹掃、點(diǎn)火、大/小切換和火焰檢測、熄火保護(hù)等功能,現(xiàn)場控制器則完成點(diǎn)火、火檢和現(xiàn)場調(diào)試等功能。在HMI工作站上均設(shè)有顯示爐內(nèi)工況圖，可直接操作各燒嘴的點(diǎn)火、小火、大火控制和觀察工況并顯示燃?xì)鈮毫?，風(fēng)壓力，燃?xì)鈱?shí)時(shí)流量，累計(jì)流量等參數(shù)。 

各燒嘴都有熄火報(bào)警裝置,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)熄火監(jiān)控和斷電關(guān)閥保護(hù)功能，一旦燒嘴熄滅火或燃燒不好，DCS控制系統(tǒng)就會(huì)立即切斷嘴前天然氣閥并報(bào)警。同時(shí)，所有閥門采用電關(guān)式，一旦停電就會(huì)自動(dòng)切斷閥門，防止產(chǎn)生安全事故。

各燒嘴的開關(guān)，大/小火，熄火狀態(tài)等信號(hào)均通過DCS I/O模塊傳送給上位西門子PLC系統(tǒng)，并在HMI工作站上實(shí)行監(jiān)控。

燃燒控制采用大小火能級(jí)PID調(diào)節(jié)方式。由于采用西門子PLC(精度為16位)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)一支熱電偶控制一臺(tái)燒嘴(熱電偶布置在燒嘴對(duì)側(cè)爐體下部)的最佳控制方案,爐子燃燒系統(tǒng)的波動(dòng)及慣性極小,爐溫的變化趨勢平穩(wěn),因此,在爐體密封性能好,系統(tǒng)正常的情況下,不論在低溫控制區(qū)、加熱保溫后期均能保證控溫?zé)犭娕嫉臏囟染鶆蛐栽凇?/span>10℃間,從而保證有效加熱區(qū)的溫度均勻性達(dá)到工藝要求。

當(dāng)溫度調(diào)節(jié)器（溫控器PID）輸出信號(hào)MV在：0～100%范圍變化時(shí)，輸出分配器根據(jù)爐膛溫度，將MV值轉(zhuǎn)換為大小火脈沖值。然后，經(jīng)過脈寬調(diào)制器，將控制脈沖發(fā)到相應(yīng)的空/天然氣的閥門控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。最終完成閥門的開/閉。從而達(dá)到我們控制爐溫的目的。

燃?xì)鉅t自動(dòng)控制系統(tǒng)

系統(tǒng)總貌畫面                                 

安全連鎖畫面