电炉群控系统技术
方案
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第PAGE\*MERGEFORMAT#页等温正火生产线群控技术方案、热处理设备计算机集散控制系统设计特点1、高可靠性：这是所有关键热处理环节或工艺必需解决的问题，将直接关系生产的连续性和稳定性、产品质量及综合生产维护成本。2、高抗干扰能力：现场有变压器及控制柜中的低压电器，通断电时都会产生电磁辐射干扰，且用电功率非常大，负载突然变化引发的电网扰动都会对控制设备及线路产生强大的干扰。因此控制设备及通讯线路必需要能抵抗现场强干扰，长期稳定工作，这也是整个系统设计的难点。3、控温精度及稳定性：在实际生活中，产品工艺的调整，控制温度经常会发生变化，产品零件的出和入都会对炉内温度产生影响，因此控温精度，恒温时间、超调量，恒温后的稳定度将直接影响生产的效率，产品的质量，能源损耗。4、可操作与维护性：整个系统应操作方便、实用。出现区域故障后，检修方便，不能因局部问题就造成整个系统瘫痪。5、自动化程度及管理水平：应对所有电炉进行全面的监控，记录生产过程温度曲线及事故报警，真正作到每个批次的产品都有原始生产数据可查，便于事故责任追究、产品质量
分析
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及工艺实验。6操作简单：操作人员可以通过下拉菜单方式选折操作人员姓名，工艺编号，零件材质等参数，并可以随时增加并保存。操作界面基本延续原有的计算机控制系统的操作界面，遵循操作人员原来的操作习惯，提高操作人员的熟悉进度。7•数据记录可以在工艺开始运行时才开始记录保存，节约硬盘空间。8•刷新数据快：考虑到现场仪
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多，采用每一类仪表挂一条RS485总线，这样大大提高数据采集，刷新频率。二、集散控制系统框图上位控制系统总控室@9记S485转换接口EHSH■・■■SS&fil■匸■■■■■■■■■褚*•**■*叩•・#**»*■*»#44t1t111111112[J456[7g910RS485RS4S5QfifiU*liftawU■■■LhUiSmUEAJW日if■■—壬—■■■L■4士■■rVaKh|■4■‘■w*■■■—■fadwuu■■■■■■■■■■■■■■■■■■・■■■■■*■••*«*v4*vI*V■*V■*1::11il>vvv«1*::::11*■»*>*■*■1*-r*■■11**v*1I111213141516171819202\2123,24三、集散控制系统总体介绍集散控制系统主要由中央控制室的工控微机及分布在生产现场的控制柜两大部分构成（控制柜的分类及数量见下表），中央控制室与现场控制柜采用专用光电隔离转换器及通讯电缆联接。工控微机和PLC组成智能控制系统全方位监控热处理线各电炉的实时运行状况，并及时准确的自动记录、保存、打印相关数据资料；运用智能仪表和相应调功器件及热电偶组成闭环温度控制系统，准确、稳定、可靠的控制电炉温度，保证工件热加工质量。系统控制/监控仪表构成:序号设备名称温控仪表PLC备注1加热炉FP93/RS485*4S7-224CN3个温区328KW2等温炉FP93/RS485*2S7-224CN3个温区205KW四、针对“控制系统设计要点”，拟定了以下的具体设计方案及功能：系统结构：采用集散控制方式，所有控制柜中PLC、仪表通过RS485通讯总线与中控室微机联接，通讯口都为光电隔离，避免现场干扰串入中央控制室微机。现场任一台控制柜有故障不会影响其它控制柜工作，便于检修。控制分散于每个控制柜，而不依赖于微机，因此微机软硬件故障也不会影响现场的生产。主控智能仪表：这是控制系统的基本核心单元，直接关系到系统的可靠性、抗干扰能力，特别是控温精度及恒温稳定性。现采用在热处理行业中应用最为成熟的日本岛电公司的FP93智能仪表，与控制柜其它控制单元构成了完整的单台电炉智能控制系统，在脱离上位机的情况下也能独立完成单台电炉的所有控制、报警及温度控制。实时智能现场控制系统：所有台车炉的实时动作控制（炉门升降，台车进出，安全联锁，故障报警等）都由安装在现场的PLC控制柜通过编程的方式实现自动控制，并通过RS485
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与中控室微机相连接，在上位工控机的软件画面上实时显示各台车炉的实时动作。并能过点击软件界面上相应按钮控制台车炉的动作，如：炉门升降，台车进出等。所有动作都在上位机和PLC里面进行处理，做到现场与上位机双重安全联锁保护。工业网络：RS485协议是目前工业现场应用最成熟的现场网络协议，RS485采用半双工通信协议，由监控系统软件进行调度通信，为此在网络通信期间不会出现竞争，实现了通信的高可靠性。五、监控系统软件部分介绍上位机的硬件平台由高性能工控计算机、RS485转换卡、在线式不间断UPS电源构成，监控软件为集散控制软件包-SBCMAN。运行于WINDOWS平台，全中文图形界面，界面友好，显示直观，操作方便，稳定可靠。如以后热处理设备扩充，仅需升级软件，增加采集点数即可，硬件系统不变。■中文图形化人机界面：热处理设备计算机集散控制系统完全采用计算机中文图形界面操作，对设备的控制操作和参数的设置均由计算机画面上设定的图形通过鼠标和键盘进行操作，图形及其界面友好，容错性强，且符合一般操作习惯。系统有一个总炉况画面，点击电炉编号可进入相应电炉监控画面。■操作权限管理：监控系统设有操作人员权限管理，该系统对不同的操作者有不同的使用权限的限制，操作者使用系统之前必须先进行密码登录，并且该系统能对操作者登录信息进行自动记录。系统根据操作者权限等级自动限制其操作及设置范围，利于热处理车间各工种人员的协同工作管理，且可以利用该功能实现操作工的考勤管理。用户登陆界面■主控界面：同时显示全部电炉的运行状态及工况数据，如实际温度与设定温度,实时报警状态，输出量、工艺号、升温/保温程序运行时间、手动/自动状态等主要信息。r\rr阳中*轴式如負由丼調riiI**rw|_总两面通讯状态•报警状态登陆用户2讯用户权艰2L-A^
ML"通讯牡恵•报警狀态登临用户iKQi用户权垠分炉画面■电炉生产记录存储管理：各电炉运行状况能定时准确记录，并自动存档备查，记录周期可由用户设置。记录内容包括：炉号及动行状态、工艺号、产品代号、件号、温度、时间、班次、测温误差、操作班组、仪表操作者等，相关内容能集中打印和分项打印。生产报表■运行数据管理、记录及查询：具有完整的运行参数（时间和温度）的数据记录功能，以及实时曲线和历史曲线的记录，可选择曲线图及数据列表两种表现方式。用曲线图可快速全面掌握变化趋势，用数据列表的形式能准确了解分析每个采样点的数据值。数据采样存储周期可以设定，所有记录数据能长期保存并能定期刻录，以备以后查阅。每炉次的生产记录和工艺曲线能够用产品代号、件号或名称进行编号并一同保存，并能按此编号快速查找其相应记录，数据的记录具有确定的真实性和准确性，数据记录不能更改，数据查阅操作简单实用。怕号炉次工艺号工艺段数零件皋►8403i[110000310LUU64041110000364051110000310000C4O61110000310000640T1110000310000G4O61110000310000640911100003ioaoo841011100003100006411111O0W31000QM12i1laooo31000070511：53[^||O上一贡下一贡耒贡总共」&8D条/討页,当前」页确定取淆生产查询■实时温度曲线自动记录：实时记录每台电炉的温度曲线，可在线查看温度变化趋势，温度曲线可分段进行任意放大、缩小并打印。■历史温度曲线管理：可指定显示或打印某台电炉指定时间段的记录曲线。温度曲线可分段进行任意放大、缩小并打印。工业炉监控系统创片写户弟港苗"，；5小口1?•日12294L“怎录二幻A，U福L;曲•pa:•m-ank-fWHI总iffil面1it"KfjAm.ULKiiFXStjwUUtaS*K>...11flMJiB■■u1(・usHr■hais'vv1R&SrvU-1rff-rtewur-*4MTr.WMi|-isriQrwjspiriMriQEPLMkX'flr*.rjJiIXX.1推警状态昔祇用户用户权舉历史数据和历史曲线■实时报警记录及专家处理系统：系统中任一环节发生了报警，如超温、超时、断偶、失控等异常情况，立即在实时报警记录窗口中自动记录故障类型及发生时间，同时自动启动专用诊断程序，对各种异常情况进行及时有效的诊断,并给出处理建议，对于出现事故时帮助指导处于高度紧张的操作者进行正确快速处理具有积极意义。情注意段下信息;TOC\o"1-5"\h\z执行操花L拠气350><21[]><倣・迫单炉停止生产p|执行站畢:挨作失败,诸稍后重谊！曰详细戶息-㈱谄区;设置皿时出错，原因;数据校验失败！▼确定实时报警■历史报警记录：可显示或打印某台电炉在指定时间段发生了什么样的故障，什么时间排除。0）历史报警■仪表参数设置界面：可在上位机中直接修改生产现场控制柜智能仪表的相关参数。且上位机具有最高优先权，可适时修改仪表设定温度，手动/自动模式,输出量，编辑温度控制曲线（热处理工艺曲线）。«』丁艺第笹Emsa11FRHEfiS■t晝］tJfcIHM1IkMHM：EalIII"I7IorI上1—I■F.iM强I~lhr1逮挣FE：'出With戎；！■工艺曲线管理与控制：设备运行的温度工艺曲线可按产品工艺要求进行预先设定并存储在计算机工艺数据库中，运行时如需改变现行工艺，只需根据工艺号或工艺名称选择，系统将自动调用工艺参数转化为控制程序，并下载至下位控制仪表。下载完成后，仪表将能在完全脱离上位机的情况下按工艺曲线自动运行，可靠性及可维护性都极佳。工艺设定曲线与实时温度曲线能显示在同一界面。当生产工艺需要设备满功率升温时，工艺设定曲线能满足该控制要求，并且在到达设定保温温度后才自动进入保温工艺设定曲线控制，当生产工艺需要设备控制升温速度时，设备温度能在设备最大升温能力之下精确满足升温工艺设定曲线的控制要求。可以随时更改运行中的工艺程序（系统能对更改的情况进行记录），可以锁定运行中的工艺程序。■报警提示功能：设备运行过程中若超过设定温度（报警温度的数值通过计算机界面由键盘输入设定），系统应进行报警声光提示；当设定的工艺曲线运行完毕后，系统应进行声光提示，以提醒操作者及时出炉；当发生报警提示和声光提示时，界面应立即显示相应设备提示界面。■计算机控制与现场人工控制模式的转换：系统具有计算机集中控制管理与现场人工控制两种模式，可方便的进行切换，处于现场人工控制模式时，可由操作员在下位控制柜上对设备进行所有的操作，也具备所有的报警保护，记录,仪表编程功能；但无论是计算机控制或现场人工控制，计算机都能正常记录设备的所有运行数据；当计算机控制系统发生故障时可转换到现场人工控制，具有极高的可靠性；当停电或设备发生故障，计算机控制系统重新投入运行时，能自动识别实时温度，并从停电或故障时程序段相应的温度点继续运行;在异常停电的情况下，记录曲线能够自动保存。■数据打印与刻录：所有记录曲线和数据均可打印，且操作简便；所有存储的数据记录可选择的输出为文本文件、EXCEL文件、ACCESS文件、WORD文件等；也能刻录成光盘，以便长期保存。导出为Excel导出报警d出•-0・・.导出温度记录
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