20t铝卷材退火炉PLC自动控制设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀设计 目 录 内容摘要 . 1 关键词 . 1 . 2 . 3 . 4 . 4 . 5 . 6 . 8 . 9 的实现 . 10 . 11 . 11 构特点 . 12 . 13 . 16 . 19 . 19 . 20 . 20 . 20 . 21 . 23 . 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . 30 . 30 . 30 网络通信 . 31 结 论 . 33 参考文献 . 34 致 谢 . 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 内容摘要： 本文以教育部铝合金强流变技术与装备工程中心的项目“高效节能铝箔退火炉的制造”为背景，研究开发出具有高 精度、全自动化、节能、安全、可靠等特点的铝箔退火炉，主要创新性工作有： 1针对工业现场干扰大且炉体与控制室距离远的特点，本系统设计了 、从站控制方案。从站采集热电偶温度，读取炉体上各个传感器的信号，对炉门电机和气缸等进行操作，避免了温度模拟量信号长距离传输中的干扰。 2本文根据铝箔退火炉工艺及退火炉自动化生产需要，运用结构化编程的思想和方法，依照模块独立性的准则，编写了各个子程序的功能、功能块，为软件程序的修改和调试带来了便利。 3针对一般 制算法在线调整 个 参数难度较大的问题，研究了 计出了用于退火炉炉温控制系统的模糊参数自整定善了控制系统控温的稳定性、快速性和准确性。 4设计了 2摸屏、总线协议桥做从站，实现了 站、 摸屏、变频器等之间的通信。 5本系统采用 信协议通过 络实现变频器的远程控制和监视，取代了传统的采用输入模拟量信号的控制方式，不仅节省 了 块，实现了转速给定的高精度和高稳定性，而且可以使 关键词： 退火炉 糊 信协议 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 to of of a of 1. to of of LC of to of 2. to in of 3. To ID ID ID of of ID to of 4. P LC of 5. of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of LC a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 铝是地壳中蕴藏量最多的金属，已有 170多年的生产和使用历史，是有色金属中应用最为广泛的金属之一。铝箔继承并扩展了铝及铝合金的优点，广泛应用于食品包装、建筑业、电子业、药品业等国民经济的各个领域，与人们的衣、食、住、行紧密相关 铝箔的生产工艺流程为：铝锭熔炼 铸轧 冷轧 中间退火 冷轧 铝箔毛料 耜轧 中轧 精轧 分切 成品退火 包装闭。铝箔退火的目的是为了得到具有符合标准和满足用户要求的软制品及各种状态制品的内部组织和机械性能。退火时，必须严格控制退火工艺参数 (加热速度、加热温度、保温时间等 )，以保证箔材的机械性能及表面除油效果。 随着铝加工技术的发展，铝箔产品的规格和产量都在不断地增加，在保证退火产品力学性能和组织结构符合产品标准要求的条件下，如何提高退火炉的设备性能指标，降低能耗引起了铝加工行业广泛的重视近二三十年来。一些工业发达国家从热处理炉结构、热源、温控系统以及退 火工艺等方面进行了大量的研究工作：开发了许多新产品，如高温轴流通风机，卡口式加热元件等等。在提高产品的加热速度、改善炉温均匀性、提高退火产品质量、降低能耗和提高退火炉的综合技术性能等方面取得了很好的效果。 我国退火炉的平均热效率为 58，比工业发达国家的 80约低 22个百分点啊卷材与箔卷退火炉的容量一般为 10 40 吨，如成都铝箔厂，西南铝加工厂，东北轻合金有限责任公司等都有 40 吨的退火电炉通常，每年生产 1h 铝箔需要配备 15 20吨的退火炉 铝材退火炉用的能源有：电，柴油，天然气，煤气。炉型有批量的 与连续式的。在扳、带、箔材生产过程中退火工序是必不可少的，线材的拉制也必须经过退火，高强度铝合金管，棒、型材的生产也需要退火。 1999 年中国约有 860 台退火炉，其中现代化的空气循环批量退火炉约 180台， 80集中在铝箔企业，仅厦顺铝箔有限公司买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 就有 12台 (30吨的 1 台、 15吨的 11台 )141,自 1985年以后，全世界就未建连续式气垫退火炉，因为投资大，同时现代化的强气流循环的大型批量退火炉在技术上完全能满足生产要求，而且单位产品的能耗也低一些。 退火炉是冶金和机械行业常用的热处理 工艺设备。一般说来，退火处理工艺是冶金和机械产品的最后处理工序，它的处理效果将直接影响产品的质量。因此，对退火炉的基本要求就是根据退火处理工艺曲线，提供准确的升温，保温及降温操作，同时保证炉内各处的温度均匀。在目前实际生产中，退火炉的种类很多，按燃料分有燃油炉、燃气炉、电炉等。电炉按台数计算占 80，燃油炉和燃气炉占 20。下面分别介绍它们的特点： 1燃油炉： 生产中用的退火处理炉多采用燃油或燃煤气方式，燃油热处理炉在生产中的应用也很广泛，但由于对产品热处理后的表面质量要求较高，对加热精度要求也很严，故燃油 的退火处理炉一般都采用轻柴油。这也带来一些问题，如：轻柴油价格比较昂贵、需设置供油系统等。 2燃气炉： 同燃油热处理炉相比，燃气退火处理炉在保证产品质量，提高退火处理炉效率方面就更具优势。但是我们知道，热处理炉加热工艺同加热炉不同，它对升温、保温和降温过程及炉温均匀性要求部比较严格，当采用普通烧嘴及常规的流量控制方式进行热处理炉燃烧控制时，要想获得精确的炉温控制和理想的炉温均匀性是比较困难的，而采用高速烧嘴及脉冲燃烧技术虽然可以使热处理炉实现比较精确的温度控制效果及较高的炉温均匀性，但是对控制设备和控制方法 提出了很高的要求。因此，燃气退火处理炉在冶金及机械行业中应用较少。 3 电炉： 电炉作为一种有效的退火处理加热设备，以其控制简单、温度控制精度高、热处理后表面质量高等特点，在生产中得到广泛的应用。它的缺点是：消耗大量电力。加热效率低。目前工业应用中对炉体的导流装置进行了很好的改进，并且在炉顶安装了循环风机使炉气循环，促进对流传热的效果，因此获得快速均匀的加热效果。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 铝箔退火炉对温度准确有效的控制是退火炉过程成败的关键，因此铝箔退火炉温度电控系统决定了退火炉退火工艺实现的好坏 。我国的铝箔退火炉电控系统经历了以下几个阶段： 1单片机电控系统； 一般来说采用单片机电控系统是 80年代的设备，其操作繁琐，温度调节累计误差大，铝箔的加热速度和炉温的均匀性不能保证。 2智能仪表电控系统： 90年代以来随着智能仪表技术的迅速发展，温度分段编程控制可以通过表盘按键操作很方便地实现，且控制精度较高，控制系统造价相对较低。但是其扩展性差，操作繁琐。 3 控系统： 90 年代末，随着 编程控制器 )的迅速发展，退火炉中的 种控制方式是在继电器控制和计算机控制的基础上 开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心。把自动化技术计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业自动化控制装置。目前已被广泛地应用于各种生产机械以及自动化生产过程中。以已西门子 $7用户提供了各种适用的模块以满足不同的需求，而且可根据工艺修改程序，控制灵活方便。 展性很好，通讯能力强，利用触摸屏控制温度，显示参数，使整个控制系统易学易用。但是其造价相对较高。 4工控机电控系统： 利用微机直接控制在铝箔退火炉中用的很少，因为其各个仪表的接口部分相对来说比较麻烦，而且其稳定 性、抗干扰能力不如 般以工业控制机作为主控单元，可编程控制器 (为现场控制中心。国内外退火炉技术的应用现状 ,近年来，国外的不少学者、专家和工程技术人员都在致力于炉窑技术的研究及其在工业过程中的推广应用，使得工业生产中炉窑的技术取得了相当的发展，获得了高的生产率、高的质量并节约了能源 6 20世纪 30年代，国外便已经研制出了多种带钢再结晶连续退火炉， 70年代初，奥地利 后，德国 ( 90年代初英国的 为 1996 年 10月已有约 1000套烧嘴在使用，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1984年 司用于不锈带钢退火炉加热段的一侧炉墙上装 39对，单耗为 1 050J t。虽然是单侧供热，带钢温度差是 5美国目前已设计成一种小型再生式烧嘴，广泛测试后成功地安装在全球很多工业炉上。流水线上炉子设计成链状，利用长火焰在 109512温度范围内将带材加热，燃 烧产物从带材入口处排出，在炉子未加热区将带材预热。该预热区可提高燃烧效率，在进宅气预热器以前使排气温度降低。要增加产量受到下列一些因素限制：增加燃烧率降低了燃料效率；预热燃烧空气限制换热器；限制排气设备流量；增加 放量。而自动再生式烧嘴可克服这些限制。日本制钢公司的住友金属厂的退火炉，实施的是最小方差自校正控制。目前，日本已有报道，将专家系统和模糊控制技术应用与退火炉的炉温控制，并已取得了显著的经济效益。我国，退火炉的发展极为不平衡，炉窑的整体装备水平不高，与荚、日等发达国家相比，仍有很大的差距 。目前，我国退火炉中除少数设备比较先进，可达到国外 80年代水平外，绝大多数炉窑仅相当于国外 50年代的水平。炉子结构和温控系统十分落后，炉膛内温差大，炉子表面温度高，热效率低，产品质量差，有些炉窑仍全部是人工控制，环境污染较为严重，能耗高。经过几十年的努力，国内的退火炉也有 20 备了计算机系统 113 20世纪 70年代中期苏州铜材厂从奥地利 城特钢在 90 年代初引进了法国强对流罩式退火炉，以净化氮加 2 5氧气为可控气氛，用于热轧和冷轧盘卷的光亮退火。总装入量约 30t。燃料是天然气，用双层内军。秦皂岛市渤海铝业有限公司早期的退火炉 (90 年代初期 )，部足用欧路衷控制的，经过十几年的运行，其故障率已很高，准备备件困难，维修也无从下手，为了保证生产的正常、安全进行，该公司成功的对 3台退火炉进行了改造。系统在硬件和软件配置上，采用两级微机控制系统方案。上位机采用研华公司生产的工业控制计算机，上位机软件采用目前国际上最为实用和流行的 位机采用德国西门予公司生产的300 中国科学院长春物理研究所针对集成光学领域专门研制了一种智能高精度退火炉。该退火炉控制系统采用了 工智能调节，包括模糊逻辑、 节及参数自整定功能的先进控制算法。苏州新长光热能工业炉有限公司生产的铝板、带、箔退火炉，采用了多项先进的新技术。具有高精度、节能、高可靠性和安全性的特点。增加买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 了旁冷系统 (包括旁冷风机 )，实现了退火炉的可控冷却降温。温度控制系统和继电器控制器采用成熟的欧姆龙 行控制。该退火炉获得 2003年中国有色金属工业科学技术奖二等奖。 上海同济大学玻耳固体物理研究所自行 研制了一种小型高精度温控退火炉装置。该装置具有以下优点；体积小，重量轻，寿命长，维护方便 l效率高，功率增益大，退火温度可达到 1200；密封性能好，能够实现真空退火和气氛退火；温度控制从常规仪表型向可编程控器型转变，实现对过程控制的扩展和测量精度稳定。 工业过程控制作为自动化技术的应用，其发展历史可以追溯到古代，但至于在工业上的应用只能从上个世纪 20年代算起。过程控制大约经历了以下四个发展阶段。 (1)上个世纪 60 年代以前，单元组合式仪表出现，气动单元组合仪表 (电动单元组合仪表 (为当时控制仪表的主流 (2)上个世纪 60年代，微型计算机的出现，给过程控制带来了重大突破，数字计算机进入到了工业控制领域，产生了第一代计算机控制系统：计算机集中控制系统它取代了传统的模拟仪表，从而能够使用更为先进的控制技术，使过程控制发生了质的飞跃，但由于 未形成控制网络体系，集中了控制的同时也集中了危险。 (3)第二代计算机控制系统是七十年代出现的分级计算机控制系统。七十年代中期出 现的分散型控制系统 称集散控制系统 )也属于分级计算机控制系统。典型的 程控制级和现场仪表三级。这种控制系统的特点是“集中管理，分散控制”。其基本控制功能在过程控制级中，工作站级的主要作用是监督管理。分散控制使得系统由于某个局部的不可靠而造成对整个系统的损害降到很低的程度，加之各种软硬件技术不断走向成熟，极大地提高了整个系统的可靠性，因而迅速成为工业自动控制系统的主流。 然而 原因，是它是一种数字一模拟混合系统，变送器和执行器 )仍然 使用传统的模拟仪表，以 4 20流传递控制信号。这带来一系列问题：信号传输可靠性差 (与数字通讯相比 )，成本高 (每个信号需一条专用信号线，且需要安全栅或隔离电路 )。必备的数 数转换环节既买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 难保证系统精度，也增加了成本；足互换性差。各厂家的 能互换，这增加了使用者在使用和维修上的困难；是价格昂贵。大中型 广大中小企业望而却步。 (4)由于微处理器技术和通讯技术的发展，从 80年代中期，即出现了很多带有微处理器的智能化现场仪表，从此萌发了现场总线的思想。现场总 线控制系统(下简称 01 是正在兴起的一种基于现场总线技术的计算机控制系统，它是集当今计算机技术，网络技术和控制技术为一体的当代最先进的计算机控制技术。是一种全分散、全数字、全开放的控制系统。它适用于工业过程控制，制造业及楼字自动化等领域，将成为下世纪计算机控制系统的主流。 于现场总线技术。现场总线是用于现场仪表与控制系统之间的一种全分散、全数字化，智能、双向互联、多交量，多点、多站的通信网络系统。具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快 ，系统安全，造价低廉，维护成本低等特点。现场总线技术使现场级设备的信息作为整个企业信息网的基础，提高了控制系统的信息处理能力和运行可靠性，节省了系统的硬件和布线费用，方便了用户对系统的组态、管理和维护。 场总线作为一门新兴的控制技术，目前正处于发展阶段，技术还不成熟当前在国际上有影响的现场总线标准很多 (单是 1999年 。本文针对不同厂商生产的现场总线设备，采用在国际上有很大影响力的 场总线的相互连 接和通信进行研究。 缩写，是一种国际性的开放式的现场总线标准，即 70欧洲标准。 已被全世界所接受。 德国于 20 世纪 90 年代初制定的国家工业现场总线协议标准，德国科学技术部总结 720 世纪 80 年代德国工业界自动控制技术的发展经验，认为为了适应 20 世纪 90年代分布式计算机自动控制系统的发展需要，有必要对当时的各公司自己定义的网络协议加以规范化、公开化，使得不同厂家生产的自动控制设 备在网络通信级能够兼容以利于工业整体标准化水平的提高，于 1987 年列为德国国家项目，由 13 家大公司 (如著名的 及 5 家研究所经买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 过两年多的时间完成。于 1989年成为德国标准 1996年成为欧洲标准，于 1999年底成为国际标准 的实现 可编程控制器简称为 的应用面广，功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一，在工业生产的所有领域得到了广泛的使用。 国际电工委员会对 编 程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程可编程控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 体积、大容量，高速度、易使用，高性能方向发展。其中一个重要的方向就是与现场总线的结合。现场总线 检测、数据处理、通信为一体，可以代替变送器、调节器、记录 仪等模拟仪表。它不需要框架、机柜，可以直接安装在现场导轨槽上。现场总线 接线极为简单，只需一根电缆，从主机开始沿数据链从一个现场总线 O。使用现场总线后自控系统的配线、安装，调试和维护等方面的费用可以节约 2 3 左右，现场总线 价的 场总线控制系统将 靠现场总线设备就可以实现自动化控制的基本功能。现在功能强大的 之可以就近挂接到现场总线上。 西门子 400有很强的通信功能， P 通信接口，有 过 S O 模块之间可以周期性地自动交换数据。在自动化系统之间， 计算机和 机接 1： 1)站之间，均可交换数据。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 我国的铝箔生产近年来发展很快， 2005年，产量已经到 55万吨，仅次于美国，居世界第二，产量约占世界总产量的 l 5。铝箔退火是铝箔的生产工艺流程中的重要组成部分。而在我国， 退火炉的整体装备水平不高，与英、日等发达国家相比，仍有很大的差距，这些退火炉除极少数设备比较先进，可达到国外 80 年代水平外，绝大多数炉窑仅相当于国外 50 年代的水平。炉型落后，燃烧方式原始，工控水平低，有的退火炉甚至还全部由人工控制，环境污染较为严重，热效率低，能耗高。因此要确保我国的铝工业未来得到持续发展，产品质量达到世界领先水平，降低产品能耗，减少环境污染，就必须整规铝箔退火炉整体技术的发展，研究与创新，进行退火炉温度控制系统的研究意义主要体现在以下几个方面： 1节约能源。 退火炉是高耗能设备，由于目前能 源形势严竣，因此节能是退火炉未来发展的方向。本系统采用先进的 波过零 )控制方式，提高了电源利用率，节约了能源。 2提高产品质量。 满足工艺要求，保证加热工件质量是退火炉的根本。有些工厂因无科学的加热制度，虽然生产的工件表面精度达到要求，但内部金相组织却不符合技术标准。一些工件加热温度不均，工件在炉内停留时间过长，造成工件过烧、性能不均匀等，严重影响产品质量。本系统采用先进的模糊自整定 高了温控精度和炉内温度的均匀性，从而铝箔的退火质量。 3保护环境。 环境保护是全人类都关心的话题，只有 保护环境才能实现可持续发展。使用燃油、燃气型退火炉，在退火过程中燃料燃烧产生大量的烟尘、22污染物，对大气造成严重污染。本控制系统在采用电加热的基础之上，减少能耗，保护好了环境。 针对目前铝箔退火炉温度控制精度较低、铝箔加热不均匀、能耗大、可靠性差等一系列不足之处。本文设计了一种新型温度控制系统。这种控制系统采用 场总线控制系统 )方式，能够使控制系统具有较好的动、静态特性；通 过 波过零 )买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 输出控制反并联晶闸管模块，能够提高退火炉温度调节精度和电源利用率，节约能源；同时采用变频器控制正、负压排气系统和循环风机风机，提高铝箔质量和退火炉的安全性。 本文在这一章中对温度控制系统的硬件和软件进行详细的设计，并且在力同铝箔厂退火炉上应用该控制系统进行了工业现场控制。理论分析和实际控制结果表明，该控制系统具有良好的控制精度和动态特性，安全性、可靠性高，节能效果显著。 构特点 本型炉由炉体、料车、微机控制系统三 大部分组成。 1炉体 炉体结构包括炉墙、卡口式 加热器，炉 门、炉气循环、供排气及给排水 系统等部分。 (1)炉墙 用型钢焊成前后，两侧、顶部五块格形框架，内侧贴焊钢板，保证足够的强度与刚度。在钢板上均布焊有钻销孔的圆钢保温钉，依次交错铺贴岩棉板、硅酸铝纤维毡、不锈钢板，压紧后加垫圈并穿开口销固定。在底部钢架铁板上，充填珍珠岩和膨胀蛭石粉浇注料，也铺上钢板。这样，构成厚度优化的复合轻质炉树，组成清洁，密封的垒金属工作空间。具有蓄热量小，空炉损耗低，便于检修、更换等特点。 (2)卡口式加热器 主要用镍铬电阻带弯制而成。共 36 只，均匀交错吊装在炉顶靠近侧墙的由不锈钢板 围成的通风热交换区内，分为三个温区，每区有左右侧两组。这样，可实现分组供电、强化或可调加热，并便于观察和维护。 (3)炉门 基本与炉墙一样，用型钢焊成框架，铺设复合轻质炉衬。用四只气缸驱动前后移动 向前则离开门框，适于启动电动卷扬机升降及向后则均衡紧压在门框上，形成良好密封。 (4)炉气循环系统 三台高温风机均布在炉顶中轴线上，运行时可将炉内空气吸入，经水平导向引入左右侧风道，与卡口式加热器进行热交换 随后热风向下进入炉底风道，经左、后，中、右风道上的许多调节门进入工作空间 (中部风遭的热风还通过料车上的 栅板 )加热卷材，形成均匀的炉气强制对流循环系统。从而保证了炉气正常循和炉温、料温均匀，缩短处理时间并可变蘧，调整风量、风压，适应处理不同材质和尺寸卷材的要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 (5)供排气系统 可在规定的温度、时间向炉底风逍鼓选高压新鲜冷空气，借助循环风机将卷材附着的油、水挥发物从炉顶和后部管遭快速集中排出，使卷材表面清洁并可调控冷却速度，以稳定卷材处理质量，同时省去国内外同类设备的旁路加热、冷却 系统而降低能耗。 (6)水冷系统 给各风机轴承提供适量的冷却水，保证风机长期正常运行。 2料车 用型钢焊成框架，上部安 置卷材定位承板和热风导流栅板，下部装设多只新型带座调中心高温自润滑挠性轴承。轴承材质是仿美西屋公司 石墨台金，适应于大量卷材入炉加热。筒化了传统台车结构，便于实现炉体的充分密封，保证卷材处理质量料车在钢轨上进出炉，由安装在地坑内的电动机、行星摆线针轮减速器、链传动牵引小车拉拉。运行平稳，维修方便，占地步、传动效率高。 3微机、电气逻辑联锁工艺程序控镧系统将待退火的卷材，用车间内的超重机吊装到料车上。气缸将炉门推出，卷扬机提升炉门，传动装置将料车推入炉内，到位后 炉门下降、压紧，启动循环风机，使炉气 循环 J 给加热器供电，炉气升温，在卷材到 一定温度后，运行供排气系统，向炉内补克适量空气，将烟气排出；当炉温升到工艺要求值后，控制系统发出信号，转入等温加热，在料温达到设定值后，信号显示炉子进入加热阶段，炉温、料温按一定比例变化，炉温降，料温升，当炉温、料温均达到设定值后，转入保温阶段。在上述各阶段，微机系统将随时显示、打印记录炉温、料温等参数 保温终了，微机系统发出信号，通知操作人员做好出炉准备。同时，停止向加热器供电，供排气系统内炉内鼓送冷空气、排出热炉气，并借助循环风机，均匀快速冷却卷材， 10 分钟后即可 出炉，炉门升起，拉出料车后立即关闭炉门保温卸下卷料，将牵引小车卡爪的配重翻到推进位置，进行下一次装料处理。 该控制系统工作于环境恶劣、干扰强的工业现场，控制系统的高可靠性是该系统能够稳定工作的基础。本文根据系统的控制方式及现场工艺要求，采用西门子 00作主控制器，设计内容包括可控硅加热控制、炉门控制、风机控制、温度采集等子系统组成的 硬件结构如图 2 1所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 (1)控制系统总体说明 20吨退火炉由 24 支卡口式电阻加热器，二台循环风机，炉门升降机构，供风装置，负压 系统等组成。全炉分为两个加热区。采用电加热方式，在两侧墙上装有 24支卡口式电阻加热器，单支加热器的功率为 20过晶闸管模块进行控制、 子退火周期分为升温 (包括吹洗 )，差温加热，比例控制，保温和冷却五个阶段。控制采用程控器进行控制，同时制柜上装有智能仪表作为备用，一旦程控器出现故障，可以用智能仪表完成退火过程。循环风机、吹洗风机和负压风机采用变频器控制。用于炉温控制设计三支热电偶。循环风机冷却水压与水温设计超限保护与报警，退火阶段有灯光指示、故障指示与报警。 图 2度控制系统硬件结构框图 (2)7 300是西门子公司推出的新一代自动控制系统，具有可靠性高、体积小、扩展方便，使用灵活的特点它是模块化中型 统，能满足中等性能要求的应用 ,尤其是其良好的性价比，使之得到广泛的应用。与 司的 菱公司的 化了编程难度。由于在企买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 业现场退火炉炉体与控制室之间有大约 30 米的距离 ，因此本系统选用了带从站功能的 15P。在从站 开关量输入模块和输出模块，用来控制炉门的升降、炉门气缸的动作、炉门安全销的动作、炉体上各种仪表和传感器的检测等等：模拟量输入模块，用来采集一区，二区的炉气温度和铝箔温度从站的使用一方面可以减少炉体和控制柜问电缆的使用，另一方面能够避免温度模拟量信号在长距离传输过程中的干扰根据系统要求， 体配置如下： 7 1电源模块：选用 10A； 2中央处理模块 (选用 P： 3数字量输入模块 ( 132共两块 (32点块 ), 处理 64点输入信号； 4，数字量输出模块 ( 08 共两块 (8点块 )， 处理 16点输出信号； 5 数字量输出模块 ( 016X 共一块 (16点块 )， 6 处理 16点输出信号： 6 模拟量输出模块 (选用 04X 12共一块 (4点块 )， 7 处理 8点输出信号； 7以太网模块：选用 1电源模块：选用 5A； 2总线接口模块： 1； 3数字量输入模块 ( 132共一块 (32点块 )， 处理 64点输入信号； 4 数字量输出模块 ( 共一块 (16点块 )， 5 处理 16点输出信号； 5 模拟量输入模块 (选用 18 12共一块 (8点块 )， 处理 8点输入信号。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 2控器模块配置图 (1)加热控制系统设计 图 2闸管控制信号图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 加热器供电及控制系统： 20吨铝箔退火炉分为两个加热区，每个区有 12根卡口式加热器。由于铝箔退火工艺的要求，我们将每区的加热器分为两组，用晶闸管模块单独控制。而晶闸管模块对加热器的控制又是通过 发器来实现的。当 现故障，可以用智能仪表来控制，见图 2闸管模块的输入控制方式有两种：周期过零式 (空比控制 )和周波过零式 (。 1 固定的时间内，改变通断比例。例如： 500时，负载电流为固定的时间内通一半断一半 2 出：负载电流将按正弦波均匀分布，例如： 50时，负载电流通一个断一个 本加热系统设计采用先进的周波过零式方式。由于负载电流的通断是按正弦波均匀分布，多台设备运行的随机性和叠加性，所造成的总动力负载电流相对是均衡的，它能够提高调节精度和电源利用效率以及可以避免打表针和电力设备增容，节电效果十分明显。 (2)晶闸管保护系统设计 加热器系统中晶闸管模块的保护设计尤为藿要，晶闸管模块的过流、过压、超温等会损坏或击穿晶闸管，使加热系统产生误动作。不解决这些问题，不仅会影响企业生产，更严重的是存在安全隐 患。图 2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 2闸管保护电路 1晶闸管的过流保护设计 晶闸管设备产生过电流的原因主要是由于整流电路内部原因，如整流晶闸管损坏，触发电路或控制系统有故障等：其中整流桥晶闸管损坏类较为严重，一般是由于晶闸管因过电压而击穿，造成无正、反向阻断能力，它相当于整流桥臂发生永久性短路，使在另外两桥臂晶闸管导通时，无法正常换流因而产生线间短路引起过电流。本文采用的保护措施是接入快速熔断器的方式，见图 2 4。 2电压上升率 抑制 晶闸管有一个重要特性参数一断态电压临界上升率 表明晶闸管 1 生额定结温和门极断路条件下，使晶闸管从断态转入通态的最低电压上升率。如果 大，由于晶闸管结电容的存在而产生较大的位移电流。该电流可以实际上起到触发电流的作用，使晶闸管正向阻断能力下降，严重时引起晶闸管误导通。为抑图 2 4。 m 1 0 I f R = n 电 容 和 电 阻 的 选 择 ： ； （ 535 ） /其中： m 的取值范围是2 5 5； 4； d ： 上述公式计算并选定：电阻： 15欧 10W；电容： 1630V。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3晶闸管超温保护 为了防止由于控制柜环境温度过高或晶闸管散热风扇出现故障等其他一些原因造成晶闸管模块超温，使得晶闸管模块内部电路的损坏，从而发生事故。我们在晶闸管模块上设计安装 70。 温后自动响应给 止加热，见图 2 4。 铝箔退火炉风机系统是保证退火炉温度均匀性和铝箔退 火质量的重要因素，图 2 5为风机控制电路图，包括以下三个部分： 1一区循环风机、二区循环风机，它们通过 完成循环风机的启动和停止、正转和反转、高速和低速。循环风机的正常运行可以使炉内气流均匀，减小炉内温差。 2吹洗系统，由 过工业局域网对变频器进行远