发布日期：2022/10/31

关键词：真空炉 监控系统 紫金桥 真空度

应用背景

针对航空航天的特殊环境和高可靠性的要求，为生产出高品质和高性能的产品，应在真空条件下进行钎焊和热处理，真空车间中主要包括真空钎焊、真空淬火和真空退火。最为核心的设备是真空炉，控制的关键是真空度和温度参数。

对于投产已十几年的真空车间，设备明显老化，真空度和温度控制的有关性能指标已不能满足需要，传统的手动控制系统严重地制约了真空钎焊和真空热处理的品质和工作效率，为此在挖掘已有设备潜力的基础上，引入自动控制系统势在必行。

由于PLC具有可靠性高和抗干扰能力强等特点，适用于复杂的顺序控制场合，结合真空钎焊工作流程和用户的实际需要，在本系统中，以PLC作为真空炉电气控制系统的核心，实现基本的控制目标。为进一步实现真空钎焊、真空淬火和真空退火的有效监控，充分发挥集中管理和分散控制等先进技术的应用，在真空车间中引入真空炉监控系统。

方案设计

主要设备选型

系统、类型、厂家

硬件：

工控机

北京宏国兴胜工控机及工业液晶显示屏

PLC

ORMON CP1E

温控仪表

岛电FP21

记录仪

瑞典过程 SR5000

软件：

组态软件

紫金桥监控组态软件

1、PLC设计

采用ORMON CP1E系列PLC，支持多路开关量输入输出。

通过PLC程序控制炉门的直线开关和旋转开关，实现对抽真空、加热、炉门开关、台车进出等系统的控制。

利用梯形图编程实现PLC控制和上位机控制两种方案，上位机能够通过触发PLC中的信号控制真空炉的各种阀门状态。PLC负责完成互锁控制，保障安全运行。

2、温控仪表设计

岛电温控仪表自带温度控制功能，可以预置多条温度控制曲线，并根据情况选择具体的曲线号。温控仪表根据温控曲线设定参数，进行不同时段的PID调节，发出控制信号，通过调整电炉丝的功率，实现对炉温的自动控制。另外，程序运行、停止、跳步、保持等，都可以通过对应的参数调节控制。

3、上位机设计

采用紫金桥监控组态软件，完成真空炉上位机系统的监控功能。紫金桥软件采用C++开发，各种通讯接口成熟完善，数据处理功能强大，通讯速度快，可靠性高；软件简单易用，功能模块化，易于开发和维护。

详细功能描述

用户登录：

系统采用权限认证的管理方式，不同级别的用户，登录后操作权限会不同。能够有效的保证系统的正常运行和操作规范，避免“误操作”和“未知用户”带来的运行风险。

操作界面

真空炉的重要操作和控制均在此界面完成。

输出控制：具备权限的用户，可以通过按钮来控制真空炉的各种状态，控制抽真空、加热、炉门开关、台车进出等，控制状态能够及时反馈，按钮会根据不同的状态显示不同的颜色。

报警显示：重要参数出现异常报警时，报警指示灯会点亮。

温度和真空度显示：包括上中下三区的温度、9个测点的温度值和真空度，以实时值和实时曲线的方式显示。

温控仪表操作：提供程序运行/停止，保持，跳步，手动输出等功能，能够实时显示仪表输出百分比，在“手动输出”模式下，该百分比可以任意控制调节。

工艺配置

完成温控表的各个参数配置及操作控制。

参数配置：当前调节的曲线号、结束步、起始温度都可以设置，每一步的温度、时间以及PID参数都可以按照预定的方案设置。

运行控制：能够控制程序运行/结束、程序保持、程序跳步和自整定功能。

趋势曲线

提供真空度、上中下三区的温度、1-9个测点温度的实时/历史曲线，能够任意指定查询的起始时间和时间范围，方便分析某一段时间范围内的真空炉运行情况，曲线支持打印，以便归档备份。

报警

提供关键参数的报警功能，实现实时报警的即时显示和历史报警的回溯查询。可以设置报警提示的优先级，提供【报警确认】功能，方便事件认定。报警信息同样支持打印功能。

安全管理

系统提供周密的安全管理功能。只有系统管理员才可以打开【用户信息配置】界面。此界面提供如下功能：

增加用户：新建系统登录用户，能够指定用户名、密码、姓名、用户级别和用户时限等参数，其中用户级别可以根据需要设置。

修改用户：修改所选用户的各项参数。

删除用户：从系统中删除该用户。

以上操作均只有管理员才具备权限。

总结

在真空炉控制系统中引入自动控制，不仅提升了真空钎焊的焊接质量和工作效果，也提高了系统的经济效率，实现了系统的节能与可持续发展。经过多个真空炉实际应用的验证，该系统性能稳定，控制准确，界面友好，提高了真空冶炼作业的自动化程度，降低了操作者的劳动强度，可推广应用到大型真空冶炼设备中。