多条弹簧钢带热处理流水线自动化控制

HUIDA

    钢带涡卷弹簧所用的钢带在卷烧成型前需要进行2次热处理，以达到应用的效果，第一次是淬火前加热，其温度一般要求在900℃--1100℃之间，使钢带硬度上升。第二次回火热处理，温度要求在400℃～600℃之间。每次热处理要在加热炉中经过四段不同温区进行加热。为此首先要求控制系统保证每条生产线的八个加热区的控制精度。因为工艺要求每条钢带在炉内要有确定的热处理时间，而在工作中每根钢带是从卷好的盘中不断进入炉内，也就是在处理线的后端由卷取电动机带动卷取装置拉动钢带在炉内移动，所以只要能控制卷取电机的转速使钢带在炉内的直线速度达到确定的数值便能使钢带达到合适的热处理时间。淬火也是热处理的一个重要组成部分。淬火油的多少直接影响到产品的质量。为此需要对润滑油的加注量进行监控，并能根据情况做出相应的措施。

    整个热处理车间共有大小线多条。每条钢带生产线都有同样用途的炉区八个，一个润滑油淬火加注点和一个卷取和放卷装置。由于钢带的品种很多。每种钢带的热处理温度，时间等均不相同。而每条线都会根据需调整生产不同的品种，为此要求这些参数均能由操作人员方便的进行更改。

热处理车间控制系统方案

    整个设计以计算机为控制核心。其中多条小线因各电热炉功率较小在各区温度上采用西门子小规模PLC$7-200用离散量方式去进行控制。由PLC开关量输出去控制固态继电器进而控制电炉电热丝的功率。而一条大线热处理炉因功率较大采用通用型s7—300PLC来控制，其各热处理炉均采用模拟量控制的方式。由PLC的模拟量4～20mA输出信号去控制调功器进而控制接在三相交流电路上的晶闸管以调节电炉功率。多条线的各电动机的控制均由PLC的模拟量输出去控制交流变频器以控制电动机的转速。为了节约能源，在炉子的设计上除大线外所有的小线均采用每两条线的的炉子并装在一起的方式。为此在电器柜上也是两条线在一起合并安装，两条小线的两个plc之间的数据通过网络读写方式进行交换，每两条线装有一个触摸屏，生产操作巡视人员可随时在屏幕上进行观察和修改生产规格等参数。各PLC之间用PROFIIEBUS-DP进行通信联接。S7—300作为主站而多个S7—200通过EM277作从站进行数据交换。在主站的显示屏上除可监控本线的生产外还满足了用户要求担负主监的作用，即可同时监视其它线的生产情况。在主站PLc上还装有以态网模块，也可以把整个车间的生产情况通过网络传到监控中心。

    从控制来看首先需用对各条路线的每一段炉温进行有效的控制，二是要要根据需要对钢带传送电机进行控制，三是要对机油淬火情况进行监测。并根据检测情况对热处理生产采取相应的措施。由于热处理生产线较多，每条线又有多个炉区。每个炉子的保温等状况均不相同。为了取得各炉区温度的控制精度，除在控制参数上要作仔细调整外还可采取多段式PID控制策略。在钢带传送电机转速上采取用计算机控制电机变频器的方式。其转速要根据钢带品种，炉温以及淬火状况进行调整。为了让车间管理人员能掌握热处理车间的生产情况，除需能实时看到生产信息外，还需了解过去生产状况。为此在控制上设计了历史记录程序，可随时调用过去的生产状况记录以方便调查以前产品的生产过程。