應用于熱沖壓生產線的多層箱式加熱爐控制方案

摘要：熱沖壓技術是將鋼材加熱到一定溫度，然后送入有冷卻系統的模具內沖壓成型，變成硬度更高的鋼板。國家科技部“十二五”汽車零部件輕量化工程項目：首條國產化汽車零部件熱沖壓生產線在湖北襄陽汽車高新區開始試產，而應用于首條國產化熱沖壓生產線的多層箱式加熱爐溫控儀表全部選用廈門宇電自動化科技有限公司的AI系列儀表及宇電DCS組態軟件,武漢一控自動化科技有限公司承建整個多層加熱爐控制系統工程。

關鍵詞：熱沖壓；719P智能型調節器；701智能化測量報警儀；宇電DCS軟件

多層箱式加熱爐控制系統技術方案

    多層箱式加熱爐由宇電719P型精密工業智能調節器與宇電DCS計算機軟件系統構成的二級分布式控制系統，可對生產工藝曲線進行自動計算、操作、顯示、存儲，實現全過程控制；按工藝曲線要求自動控制爐內的溫度、時間等參數，任務是保證多層箱式加熱爐溫度控制系統安全、可靠、平穩、、經濟地運行在爐溫設定值X±1.5℃的控制范圍內。宇電DCS操作站完成技術、操作人員進行計算機實時監控和工藝參數設定值與儀表同等級改變，從而調整工藝溫度設定值，實現溫度實時記錄，歷史數據查詢，數據儲存，打印功能。

    全系統：包含溫度控制21區（兩臺A/B爐10個爐膛20溫區；氮氣加熱1溫區）、溫度監測10區；壓力控制11區（壓力變送器11臺，進氣閥10臺，放氣電磁閥10臺，壓力控制閥1臺）、爐門開關采用光電開關控制（二臺加熱爐10個爐門啟閉與機械手裝卸系統進行配合）氮簾10個點（電磁閥控制，只在爐門開氮簾送氮氣）；抽風罩（開門前抽風罩自動下至開的爐門上口）以及緊急斷電控制。

    溫控系統：多層箱式加熱爐主控儀表選用21臺719P型50段程序智能調節器，輸出4-20mA給SCR三相電力調功器觸發可控硅來實現調壓功能。719P具備通訊功能，通過RS485接口將溫度信號傳送給DCS系統操作站用來操作及監視；同時，操作員可在操作站上對調節器的溫度設定值(SP)等信息進行修改，達到溫度的監視和控制。當然智能調節器也可對溫度進行設定和調節。為避免加熱爐AB爐10個爐膛同時加熱功率消耗，浪費資源。系統可設置加熱爐加熱方式，該爐加熱升溫采用從下至上的加熱方案，即：*爐膛到溫時，第二爐膛可開始加熱，第二爐膛到溫時，第三爐膛開始加熱……。溫控加熱裝置為武漢一控自動化結合多年電加熱控制經驗，自主設計開發SCR三相電力調整器；使用德國西門康可控硅模塊，高散熱性能的插片式散熱器及耐高溫滾珠軸承式風扇組合而成；集三相調壓/調功方式為一體，具有自動判別相位、上電緩啟動、緩關斷、散熱器超溫等功能。同時，719P調節器輸出跳轉并報警功能開關量信號，可以控制爐門開斷電互鎖，機械手與爐門互鎖。另增加10臺701A型顯示儀輸出報警信號反饋PLC，使用西門子M227模塊與S7400系統（機械手）實行全自動化控制，達到整個自動化生產線控制的效果。

    爐壓控制系統：選用11臺701AI4L2L2S4儀表與壓力變送器連接，可以實現自動控制和調節爐內壓力，設置上下限范圍使爐內氮氣壓力控制在佳值，保證爐內熱氣流充分利用,同時確保爐外冷空氣不會吸入，達到節約能源及均勻爐溫的效果、防止工件氧化。保護氣體按工作要求自動通/斷；爐門按工藝時間自動啟閉。爐門開啟抽風系統，開門時加熱斷電保護，抽風罩動作送風至該爐門，爐內泄壓，爐門開，進氣閥開，外機械手裝卸爐膛內的工件.機械動作控制分手動和自動二種控制方式。手動方式是每個設備都可任意通過面板按鈕點動操作。自動方式是按照工藝要求自動完成當某一層爐膛溫度到一點時間，自動打開爐門，打開氮氣簾，打開進氣閥通氣，保證爐膛內微正壓，同時將抽風罩下降到該層爐膛將爐膛內排出的氮氣抽走，同時輸出機械手允許動作信號，等待機械手取料后加料，待機械手發出加料完成信號后關閉爐門，關閉氮氣閥，抽風罩回到原位。

    安全保護系統：加熱爐需要有爐門開斷電互鎖；氮簾與爐門互鎖；每臺只能同時允許一個爐門打開；機械手與爐門互鎖等。在斷電、缺相、斷偶、超溫、過載、短路、過壓、爐門動作異常等情況下，聲、光報警、保護相關部位運行互鎖功能。

    電量采集系統：采用10.4寸觸摸屏進行電量監控，把每區的電流電壓表的信號傳到上位機進行電量控制，需要隨時監視加熱爐的工作電流和電壓，對于三相加熱爐需要折算顯示每相功率（有功功率）實際功耗的累計，每區缺相，低電流進行警報功能。

結束語：
    多層箱式加熱爐控制系統技術方案控制效果已達到設計目的，多層箱式加熱爐已經投入到正式生產，已經產生經濟效益與價值，深受用戶滿意。