基于PLC和模糊PID的真空高压气淬炉控制系统优化设计

发布时间：2021-04-09 00:47

　　针对真空高压气淬炉存在温度控制精度低、均匀性较差等问题,应用模块化硬件和结构化编程优化设计真空炉自动控制系统。模块化硬件以S7-300PLC为核心开发,按工艺逻辑配置硬件I/O及应用功能,通过模糊PID结构化编程实时处理真空炉内温度,分别优化加热、保温和冷却等热处理阶段过程参数。结果表明,真空高压气淬炉温度控制精度和均温控制性能都满足工艺要求,温度控制精度低于1℃、均温偏差低于5℃。 

【文章来源】：制造业自动化. 2020,42(10)CSCD

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【部分图文】：

卧式单室真空高压气淬炉总体结构

真空高压气淬炉电控系统复杂，采用西门子S7-300PLC和威纶通MT6070i H触摸屏控制技术，PLC硬件的基本结构如图2所示。S7-300 PLC系统主要实现真空炉装料及炉前监测、抽真空、检漏、加热和冷却等工位状态的在线监控，PLC硬件以CPU 315-2DP为核心开发，通过STEP7分别硬件组态5A电源PS 307、CPU、数字量输入SM321和输出SM322、模拟量输入SM331和输出SM332、温度控制闭环模块FM335等[5,6]。I/O端口的测量输入和控制输出需要确保工件的真空热处理参数和真空炉的运行状态满足工艺设定。端口SM321和SM322主要负责数字量信号控制，包括控制台上电、自动运行/手动切换、急停、气淬电机和风扇点动、真空系统点动、冷却水循环点动等主令开关输入，控制台声光报警（信号灯和电铃）、气淬电机和风扇使能、真空系统泵使能等开关输出。端口SM331和SM332主要负责模拟量信号控制，包括炉内真空度和温度、石墨管供电电压和电流、循环冷却水温度和流量、氮气流量等模拟输入，多路晶闸管调压信号（炉内升温）等模拟输出。模块FM335与CPU 315-2DP、真空炉多路晶闸管调压设备（执行器）、1100℃K型热电偶/1600℃S型热电偶（传感器）构成炉内温度闭环控制系统，应用STEP7编程软件开发温度模糊PID控制算法，由此动态调节多路晶闸管的输出参数。

真空高压气淬炉人机交互平台设计采用MT6070i H触摸屏和Easy Builder Pro程序编辑器。根据真空气淬炉的热处理过程，分别开发设备控制、工艺参数设置、工艺状态实时刷新反馈、温度显示和报警信息反馈等基本功能，主控界面如图3所示。3.2 热处理工艺逻辑程序设计


本文编号：3126585