Das Design eines PLC-Temperaturüberwachungssystems für Vakuum-Wärmebehandlungsanlagen
Mar 21, 2019|
Das Design eines SPS-Temperaturregelsystems für Vakuum-Wärmebehandlungsanlagen
Vakuum-Wärmebehandlungsgeräte werden immer häufiger eingesetzt und müssen im Allgemeinen Temperatursteuerungsmessgerät-Steuertemperatur kaufen. In diesem Dokument wird durch das Design des SPS-Temperatursteuerungssystems, die Verwendung der Geräte im PLC-PID-Modul das Temperatursteuerungssystem entworfen. Es ist nicht erforderlich, Temperaturmessgeräte zu kaufen. Dadurch werden die Kosten der Geräte erheblich reduziert und der Ausfall reduziert. Zur gleichen Zeit, das Temperatursteuerprogramm und Vakuum-Originalprogramm in einem Softwaresystem Programmierung, Kommunikationsleitungen können reduziert werden, das System ist stabil, schnelle Reaktion.
1. Vakuum-Wärmebehandlungstechnologie
Vakuum-Wärmebehandlung ist eine neue Wärmebehandlungstechnologie, die Vakuumtechnologie und Wärmebehandlungstechnologie kombiniert. Die Vakuumumgebung der Vakuumwärmebehandlung bezieht sich auf die atmosphärische Umgebung unter einem Atmosphärendruck, einschließlich niedrigem Vakuum, mittlerem Vakuum, Hochvakuum und Ultrahochvakuum. Vakuum-Wärmebehandlung gehört eigentlich zur atmosphärisch kontrollierten Wärmebehandlung. Vakuumwärmebehandlung bezieht sich auf den gesamten und einen Teil des Wärmebehandlungsprozesses im Vakuumzustand. Durch Vakuumwärmebehandlung können nahezu alle herkömmlichen Wärmebehandlungsvorgänge in den Wärmebehandlungsprozess einbezogen werden, jedoch ist die Qualität der Wärmebehandlung stark verbessert. Verglichen mit der herkömmlichen Wärmebehandlung kann eine Vakuumwärmebehandlung keine Oxidation, keine Entkohlung, keine Aufkohlung erreichen, kann den Phosphorchip auf der Werkstückoberfläche entfernen und entfetten und entgasen, um den Effekt einer Reinigung der hellen Oberfläche zu erreichen.
1.1 Vakuummetallurgie
Metallurgischer Betrieb unter Normaldruck. Es kann einen metallurgischen Prozess realisieren, der nicht in der Atmosphäre durchgeführt werden kann, Metalloxidation verhindern, Substanzen mit unterschiedlichen Siedepunkten trennen, Gase oder Verunreinigungen im Metall entfernen, die Desoxygenierungsfähigkeit des Kohlenstoffs im Metall verbessern und die Qualität verbessern des Metalls und der Legierung. Vakuummetallurgie wird im Allgemeinen beim Schmelzen, Raffinieren, Gießen und Wärmebehandeln von Metallen verwendet. Mit der rasanten Entwicklung der neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse und Technologien wird die Vakuummetallurgie zunehmend zum Schmelzen von seltenen Metallen, Stahl und Sonderlegierungen eingesetzt.
1.2 Temperaturregelung
Die Temperaturkontrolle hat sich zu einem sehr wichtigen Bindeglied in der industriellen Produktion und in der wissenschaftlichen Forschung entwickelt. Ob die Temperatur innerhalb des erforderlichen Bereichs erfolgreich kontrolliert werden kann, hängt vom Erfolg oder Misserfolg der gesamten Aktivität ab. Aufgrund der Vielfalt und Komplexität der Steuerungsobjekte sind die verwendeten Temperatursteuerungsmittel vielfältig. In dem Temperaturregelsystem der Vakuumwärmebehandlungsanlage muss zunächst die Temperatur der gemessenen Parameter gesteuert werden, der Sensor wird in ein Signal umgewandelt und dann mit einem voreingestellten Wert verglichen, der mit dem Differenzsignal verglichen wird, und zwar nach einer bestimmten Regelmäßigkeit der Berechnung, erhalten Die entsprechenden Steuerwerte steuern zu diesem Zeitpunkt die zu steuernde Menge, um das System zu steuern, und führen die Arbeit kontinuierlich aus, um das Ziel der automatischen Einstellung zu erreichen.
1.3 Prinzip der PID-Regelung
In der Prozesssteuerung ist der PID-Regler (auch als PID-Regler bekannt), der durch den Abweichungsanteil (P), das Integral (I) und das Differenzial (D) gesteuert wird, der am häufigsten verwendete automatische Regler. Es hat die Vorteile eines einfachen Prinzips, einer einfachen Implementierung, einer breiten Anwendung, unabhängiger Steuerparameter und einer einfachen Parameterauswahl. Darüber hinaus kann theoretisch nachgewiesen werden, dass der PID-Regler eine optimale Steuerung für die typischen Prozesssteuerungsobjekte ist - "Verzögerung erster Ordnung" und "Verzögerung zweiter Ordnung" und "Verzögerung zweiter Ordnung". Die PID-Regelung ist eine effektive Methode zur dynamischen Qualitätskorrektur eines kontinuierlichen Systems.
Die CPU verwendet die Siemens-SPS s7-300 der Serie 314c-2, die über Ethernet- und DP-Kommunikation sowie analoge Ein- und Ausgangsfunktionen verfügt und die Anforderungen herkömmlicher Wärmebehandlungsgeräte erfüllt.
Zusätzlich kann die Thermoelement-Temperaturübertragung den tatsächlichen Temperaturwert messen. Mensch-Maschine-Schnittstelle TP1900 empfindliches Panel und SPS-Kompatibilität der 300-Serie ist eine gute, bequemere Verbindung. Die gesamte Struktur des Temperaturregelsystems ist in Abbildung 1 dargestellt.
FEIGE. 1 Systemblockdiagramm
3. PLC-Programmdesign
Das SPS-Programm ist in SCL-Sprache in botu V 13 geschrieben, einschließlich des Start-Programms für das Heizen von PV, des SP-Berechnungsprogramms im Heizprozess, des Programms zum Einfügen / Löschen / Überspringen von Segmenten und des PID-Modulprogramms. Das PID-Programm wird in den Schleifeninterruptblock O B1 geschrieben, dessen Zyklus 100 ms beträgt, um die Genauigkeit des PID-Funktionsberechnungszyklus sicherzustellen. Das PID-Modul verwendet das FB58-Temperatursteuerungs-PID-Modul, das die Funktionen der Steuerung und Selbsteinstellung hat und bequem zu bedienen ist.
3.1 Variablendefinition
Alle wichtigen Parameter werden im DB-Datenbaustein gespeichert, um einen Verlust zu vermeiden.
3.2 Der Anlaufwert folgt dem PV
Wenn das Heizen beginnt, stellen Sie SP = PV ein. Selbst bei einem Hochtemperaturausfall kann eine Unterbrechung der Heizung, ein Nachheizen direkt vom PV-Start aus erfolgen, wodurch Zeit gespart wird. Siehe Abbildung 2.
Abbildung 2 PV-Anlaufdiagramm
3.3 SP-Berechnung im Heizprozess
Während des Erwärmens nimmt SP mit der Zeit zu, wenn die Zeit T ansteigt.
3.4 Löschen, Einfügen und Springen von Segmenten
Löschen Sie beim Löschen eines Segments das Del-Segment, und verschieben Sie alle nachfolgenden Segmente vorwärts. Wenn das Ins-Segment eingefügt wird, werden das Ins-Segment und alle nachfolgenden Segmente zurück verschoben, und das eingefügte Segment wird im Ins-Segment platziert. Springen Sie beim Überspringen (bei Erwärmung) direkt zum nächsten Abschnitt des Programms. Deletionen von Segmenteinfügungen sind in Abbildung 3 dargestellt.
Abbildung 3 Einfügen und Löschen von Segmenten
3.5 Debugging der PID-Funktion
(1) 0Initialer PID-Parametereinstellung: Nach praktischer Erfahrung Verstärkung P = 5 einstellen, Integralzeit I = 120s, Differenzzeit D = 30s. Der Screenshot der PID-Loop-Einstellungsschnittstelle ist in Abbildung 5 dargestellt.
(2) PID-Selbstabstimmung: Starten Sie das Programm, 800 , setzen Sie das Programm aus, öffnen Sie die PID-Selbstabgleichsfunktion, nach einer bestimmten Zeit die Einstellung des PID-Werts von P = 6,0, 23, I = D = 5,78, wie in 5 gezeigt. Ausgehend von dem Niedertemperatur-Erhitzungsprozess des Tests, wie in der Temperaturkurve von 6 gezeigt, ist die Temperatursteuerungsgenauigkeit höher, es gibt ein kleines Überschwingen bei niedriger Temperatur. 400 ℃ Temperaturregelgenauigkeit ist + / - 1 ℃ , erfüllt die Anforderung.
3.6 automatisches Schutzprogramm während des Heizens
Beim Erhitzen entleerte sich manchmal eine große Anzahl von Materialien, was dazu führte, dass das Vakuum stark reduziert wurde, im Allgemeinen durch manuelle Wartung, bis sich das Vakuum wieder erholte und dann weiter aufheizte. Diese Operation kann in ein automatisches Programm geschrieben werden. Wenn der Vakuumgrad niedriger als der eingestellte Wert ist, wird er automatisch beibehalten. Nach der Wiederherstellung wird es automatisch aufgeheizt, um die Betriebsmenge zu reduzieren.
Abbildung 4 Einstellung der PID-Parameter
Abbildung 5 PID-Selbstoptimierung
Abbildung 6 Mensch-Maschine-Schnittstelle
4. Mensch-Maschine-Schnittstellendesign
Abbildung 6 zeigt den Touchscreen-Temperatursteuerungsbildschirm, der sich aus Prozessbearbeitung, Bedienschaltfläche, Datenanzeige, Balkendiagramm und Temperaturkurve zusammensetzt. Die Prozesskurve kann insgesamt auf 20 Abschnitte eingestellt werden. Die Prozessparameter können direkt in der Prozessbearbeitung oder in der Formel eingestellt werden. Dann können die Formeldaten in Variablen exportiert werden. Der Prozessname kann in der Formel geändert werden. Segment eingefügt werden kann, Segment löschen, in der Laufzeit kann eine Sprungoperation sein. Anzeige der Laufzeit, der Nummer des laufenden Abschnitts und anderer Parameter, um die Überwachung des Prozesses zu erleichtern.
Für jeden Parameteränderungsknopf und -modul können unterschiedliche Betriebsberechtigungen festgelegt werden, um Unfälle durch Betriebsfehler zu vermeiden. Alle Betriebsparameter werden in der Mensch-Maschine-Schnittstelle angezeigt, um jederzeit den Betriebszustand der Ausrüstung zu überwachen. Fügen Sie eine Formelfunktion hinzu, um das Speichern und Lesen von Prozessen zu erleichtern.
5. Schlussfolgerung
In diesem Dokument wird ein SPS-Temperatursteuerungssystem entworfen, einschließlich Hardwaresystemdesign, PLC-Softwaresystemdesign, Touchscreen-Schnittstellendesign. Das System ist einfach, in Übereinstimmung mit den üblichen Betriebsgewohnheiten der Wärmebehandlungsanlage, einfach zu bedienen.
IKS PVD ， Vakuum-Beschichtungsmaschine verwenden Mitsubishi FX-Serie SPS- Logikcontroller und Funktionsmodule, Vollautomatische, Halbautomatische und manuelle Steuerung der gesamten Maschine. Jede Frage zur PVD-Beschichtungstechnologie, willkommener Kontakt mit uns, iks.pvd @ foxmail.com