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从上世纪80年代以来,PLC得到了飞速的发展。PLC在模拟量处理、数字运算、人机接口和网络等方面的优异性能,具有通用性强、使用便利、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。由于传统的烧结炉温度控制系统不能很好的对三段温度保持同步加热,难以满足生产工艺要求,生产出来的产品质量合格率低,生产效率低下。因此,是否拥有一套高效的温度控制系统对于一个硬质合金加工厂来说是具有十分重要的意义。摘 要:
本文以控制烧结炉炉内上中下三段温度为目标,控制加热炉电阻丝电流,设计了一套烧结炉温度控制系统,选用西门子S7-200 PLC为控制器,采用PID控制算法,用PLC梯形图编程语言进行编程,实现烧结炉温度的自动控制。采用天工上位机组态软件,实现了集中监控管理。
本文介绍了烧结炉的工艺过程控制,给出了温度控制系统的硬件设计、组态软件及控制程序设计等。实际运行表明,烧结炉温度控制系统具有良好的稳定性、控制精度达到要求。
关键词:烧结炉,温度控制,可编程控制器,PID,算法
1引言:
随着电子技术的发展,可编程序控制器(PLC) [1]已经由原来简单的逻辑量控制,逐步具有了计算机控制系统的功能。在现代工业控制中,PLC占有了很重要的地位,它可以和计算机一起组成控制功能完善的控制系统。在许多行业的工业控制系统中,温度控制都是要解决的问题之一-。如塑料挤出机大都采用简单的温控仪表和温控电路进行控制,存在控制精度低、超调量大等缺点,很难生产出高质量的塑料制品[2]。在一些热处理行业都存在类似的问题。而烧结炉加热过程具有非线性、大滞后、大惯性等复杂特性,传统的控制方法不能充分满足生产优质硬质合金产品的要求[3]。所以,研究硬质合金材料烧结炉的智能温度控制方法具有特别重要的意义。
2 研究现状
自德国人于 1923 年用粉末冶金方法研制成 WC-Co 硬质合金且Krupp 公司于 1926 年开始规模化生产名为“WIDIA”的 WC-Co 硬质合金以后[4]使现代硬质合金开始在工业领域得到迅速的发展,世界工业领域出现了硬质合金这一新兴产业[5]。经过80多年发展,世界硬质合金产业的规模和品种不断丰富,并形成了一些全球知名的跨国公司目前世界上有 50多个国家的 600到700 家公司生产硬质合金,年生产量约为3.8~4万吨,产值达到100多亿美金,全球贸易量约为6000 吨每年[6]。
近20年来,我国的硬质合金工业发展迅速,生产的规模不断扩大,产量持续的增长。从1990年到 2000年的11年间,我国的硬质合金的年产量年均增长率达到 6.4%,明显地超过了同期世界硬质合金产量的增长速度。[7]到2000年,产量约占世界硬质合金产量的 1/4,成为全球最大的硬质合金生产国。2002年,产量已超过 12000 吨,目前已经差不多占到了世界硬质合金总产量的 1/3[8]。
我国的硬质合金工业装备虽然有部分达到了20世纪90年代国外先进水平,但是整体水平落后,导致产品性能不高,质量低下,工艺技术水平一直停留在国外上世纪 70 年代末的水平,与国外相差巨大,这与我国硬质合金工业生产能力急剧膨胀是极度不协调的[9],目前,我国应用于研发和生产高技术含量硬质合金产品的设备主要是进口的,自主研发生产高性能设备的能力有限[10]。因为设备昂贵,有能力购买的厂家很少,这给研发和生产带来了很大的困难。因此,研制具有高性能的硬质合金材料烧结炉是提高我国硬质合金材料生产水平和竞争力的迫切需要。
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