控制系统
文 章 编 号 :1008-0570(2010)08-1-0066-02
《微计算机信息》(测控自动化 )2010 年第 26 卷第 8-1 期
热处理设备自动化的研究与应用
Heat treatment equipment automation research and application
(1.泰山医学院;2.山东服装学院) 赵 振 杰 1 赵 昊 2 王 丹 1
1 概述
结构如图 1 所示。
PLC 在很短的时间里得到了迅速的发展, 它将在工业控制 领域发挥越来越大的作用, 并将成为工业控制领域的主要控制 设备。尽管使用 PLC 首次投资要大些,但从全面及长远看,使用 PLC 还是经济的,特别是随着控制系统的复杂程度的增加,使用 PLC 不仅出于方便与可靠的需要, 而且带来的经济效益也是明 显的。它的可靠性高、使用方便的显著特点将使它的适用范围 更加广泛。
技 Abstract: In modern industrial production, heat treatment has become the guarantee product quality, improve processing conditions, saving energy and materials, an extremely important process measures. This is because the alloy steel and many other excellent prop-
1.控制对象的数学模型 渗碳炉实质上是一个电阻加热炉, 其特殊部分只是增加了 煤油供给及高压风(450kPa)供给装置,就温度控制而言,它与一 般电阻炉没有什么本质不同,只是加热温度曲线如图 3 所示,分 为三个阶段:预热、渗碳、扩散。每个阶段中对炉温、炉压和 CO 含量均有严格要求,并规定了时间间隔。温度控制是一个具有自 平衡能力的大惯性环节,其数学模型可近似表示为:
2 系统的总体结构
本系统采用 OMRON 公司的 CV500 型、CVM1 型、C200HW 型可编程控制器、远程 I/0 节点即现场设备、触摸屏 NT613C 和 PC 机组成了基于三级工业控制网络的监控系统。系统的总体
赵振杰: 讲师 硕士研究生
图 1 热处理设备控制系统的总体结构 本系统采用 OMRON 公司的 CV500 型、CVM1 型、C200HW 型可编程控制器、远程 I/0 节点即现场设备、触摸屏 NT613C 和 PC 机组成了基于三级工业控制网络的监控系统。 控制网中的 PC 机和 CV500 连接组成以太网级即信息管 理层 。 CVM1 和 C200HW 用 CONTROL LINK 线 缆 相 连 组 成 CONTROL LINK 网。CVM1— DRM21 和远程 I/O 节点相连,组 成 Compo Bus/D (即 DEVICE NET)器件网,用于控制生产现场的 热处理设备。 上位 PC 计用于显示、加工、存贮实时采集到的数据;用 VB 设计软件系统用于显示温度、加热时间等等。 用串口线连接触摸屏进行程序及画面传输。用串口线连接 触摸屏和 PLC 进行通讯。 用串口线连接触摸屏和 PLC 的方法如图 2 所示:
创 en the steel, its potential ability to play a major technological measures. Usually, it is important to be heat -treated the majority of machine parts. In this paper, using PC computers and programmable logic controller control method of heat treatment equipment,
ZHAO Zhen-jie ZHAO Hao WANG Dan
摘要: 在 现 代 工 业 生 产 中,热 处 理 已 经 成 为 保 证 产 品 质 量 、改 善 加 工 条 件 、节 约 能 源 和 材 料 的 极 其 重 要 的 一 项 工 艺 措 施 。 这 是因为钢铁及其他很多合金的优良性能(高的硬 度 、强 度 、弹 性 、耐 磨 性 及 良 好 的 切 削 性 能),除 在 冶 金 时 必 须 保 证 一 定 的 化 学成分外,往往还要经过热处理才能获得。 热处理是强化钢材,使其发挥潜在能力的主要工艺措施。 通常,重要的机器零件大 多 数 都 要 进 行 热 处 理 。 本 文 研 究 了 用 PC 机 和 可 编 程 控 制 器 实 现 热 处 理 设 备 控 制 的 方 法 , 主 要 包 括 : 箱 式 电 加 热 炉 、 盐 浴 炉 、 渗碳炉等的控制。 显然,这不但能提高每台炉子的自动化水平,充分发挥单台炉子的作用,而且,更能加强热处理车间各台炉 子的协同作用,提高生产效率。 关键词: 控制; 设备; 网络; PC 机 中图分类号: TP29 文献标识码: B
3 炉温控制及其控制算法
若用 D(s)的零点抵消 G(s) 中的大惯性极点,即选择 =Td,根 据二阶工程设计发求得 Ti=2kd ,最后得到模拟调节器的结构为
本系统中被控制对象是炉内温度, 温度经过传感器单元的 转换,变成对应当是温度的数字信号,送往 PLC 控制器。温度至 于设定值比较,根据偏差大小,按比例积分(PI)调节规律计算出 校正量。通过其模拟量(D/A)单元输出控制信号,消除温度的偏 差。PLC 的输出信号是的电压信号,该信号被送往现场的执行机 构,让温度达到并稳定在设定之上。以渗碳炉为例给出其算法。
图 4 炉温控制系统方框图 炉温控制系统设计的任务归结为设计数字控制器 D(z)。根 据对象特性,可采用纯滞后是密斯补偿控制或大林算法,本系统 采用工程上用的二阶最佳设计法先求模拟控制器 D(s),然后再 利用等效离散化设计方法转换为数字控制器 D(z)。对象中的纯 滞后环节 可由泰勒一阶近似式转换为一阶惯性环节为
4 结束语
本文主要阐述了噪声等效反射率的计算模型。定量地给出 了传感器的各种参数对系统性能的影响。可以看到等效噪声反 射率只是一个基本指标, 对于不同的应用可以设计出不同的特 定指标,比如,若传感器用于植被叶面积指数(LAI)的测定,则可 以将叶面积指数和反射率之间建立关系, 使用上文阐述的方法 结合实际可以非常容易地模拟出等效噪声 LAI 这一应用指标, 根据这一指标则可以进行各种应用领域中遥感图像的仿真模 拟,并使模拟结果更加精确。 参考文献 [1]Grum, F., & Becherer, R.J. (1979). Optical Radiation Measure－ ments: Vol. 1, Radiometry.Academic, NY. [2]Hecht, E. (1990). Optics. 2nd. ed., Addison-Wesley, Reading, MA. [3]Budde, W. (1983). Optical Radiation Measurements: Vol. 4, Physical Detectors of Optical Radiation. Academic, NY. [4]Dereniak, E.L., & Crowe, D.G. (1984) Optical Radiation De－ tectors. Wiley, NY. [5]Daniel Schl?pfer & Michael Schaepman, Modeling the Noise E－ quivalent Radiance Requirements of Imaging Spectrometers Based on Scientific Applications, Applied Optics, 2002, Vol. 41 (27), 5691-5701. [6]Rogatto, W.D., ed. (1993). Electro-optical components. The In－ frared and Electro-optical System Handbook, Vol. 3, J.S. Accetta, & D.L. Shumaker eds. SPIE Optical Engineering Press, Belling－ ham, WA. [7]代霜, 徐抒岩. 空间遥感相机电子学仿真专家系统, 2006 年 01S 期, 微计算机信息. 作者简介:陈宇(1984- ),男(汉族),江苏省扬州市人,中国科学院 遥感应用研究所信号与信息处理在读硕士研究生。主要从事传 感器模型的研究。 Biography:CHEN Yu (1984-), male (Han), Jiangsu,Chinese Academy of Sciences, Signal and Information Processing, Research area is sensor model.
术 erties (high hardness, strength, flexibility, abrasion resistance and excellent cutting performance), with the exception must be guaranteed in metallurgical chemical composition of things, they often have to get through the heat treatment. Heat treatment is to strength-
新 mainly including: box-type electric furnace, salt bath furnace, carburizing furnace, etc. control. Obviously, this will not only enhance the level of automation for each stove, give full play to the role of a single furnace, but it will enhance the heat treatment furnace plant synergies and improve production efficiency. Key words: Control; Device; Network; PC