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玻璃瓶退火的电子控制

    退火炉温度控制从常规仪表型向可编程控器型的转变 

    可编程控器的出现,引起了硬接线继电器控制系统的全面革新。随着可编程控器技术向过程 控制领域的扩展(在它原有的逻辑运算和顺序控制功能的基础上 ,按过程控制的特定要求提升和增加了许多功能),使它从80年代中期开始跻身于过程控制 领域。这种情况的出现,促使退火炉温度控制从传统的常规仪表向新电子控制技术( 如可编程控器晶闸管和变频器等)转变。

    美国波曼一电加热退火炉采用的可 编程控器温控系统原理接线图。该退火炉共有9个控制段(其构成与前述波曼常规仪表控制的退火炉相同)。波曼可编程控器退火炉温控系统原理接线图是该退火炉的可编程控器系统构成。主机是美国A.B(ALLEN-BRADLEY)公司PLC-5系列 可编程控器产品。它用一个处理器完成全部逻辑、顺序控制和过程控制。其CPU处理器模板 为单槽结构,构成基本系统时,只需将CPU模板插在1771通用I/O机架的最左槽,再根据需要 将I/O模板依次插入其余槽。在1771-A3B12槽机架内自左至右依次装有1785-L20 B处理器,1771-IXE/B热电偶输入卡(2块),1771-IFE模拟输入卡(1块),1771-OFE2模拟输出 卡(3块),1771-IAD/C 数字输入卡(2块),1771-OAD/B数字输出卡(1块)及1771-OW16/B继电 器输出卡(1块)。由于1771-A3B机架内不含电源,故在其左面还另装1771-P7电源(120/220VA C,16A)。电源与CPU用1771-CP2电缆连接。I/O模块通过I/O机架的背板与处理器通讯。与P LC-5可编程控器主机配套使用的是A.B公司的一种功能很强的工业现场加固型CRT—2711-KC 1型Panelview 1200操作员接口。波曼公司利用Panelview软件开发出针对该退火炉温控用的 软件,其新颖独特之处在于,对退火炉温控系统 的各种起动/停止操作、温度设定、PID参数更改以及报警操作等,均在“相应的操作员窗口 ”(显示画面)上按有关功能键进行。 

    波曼电退火炉可编程控器系统构成含一个加热段和一个冷却段控制的PLC-5的I/O模块与相关外部元件的连接图,用以说明该系统怎样进行控温工作:由分别接到1771-IXE/B热电偶输入卡的#17、#18 端 子和#5、#6端子的第1加热段热电偶(1TC1.1)和第6冷却段热电偶(6TC1.6)测得退火炉温 度。温度给定值及PID参数是在操作员接口的显示画面上进行设定。PLC-5处理器通过I- O链对操作员接口读写数据。PID控制算法是用梯形图编程语言调用PLC-5指令集中的PID功能 块实现。PID运算结果,经由1771-OFE2模拟输出卡(RACKO GROUP 3)的#A、#O端输 出 4~20mA信号到晶闸管1SCR1.1的触发信号端,以调节晶闸管主回路即电加热元件的电流,经 过由另一块1771-OFE2模拟输出卡 (RACKO GROUP 4) 的#A、#O端输出4~20mA信号到M72 84A 1004型“90 控制电动机”(6CM1.1),以 调节冷却段鼓风机风门开度。对接通电加热元件的各种必要的联锁信号,均以数字(开关)信 号形式接到I/O模块,包括:温度超限继电器1HLC1.1的输出(在温度未超过报警值时,其常 开触点闭合)接到1771-IAD/C(RACKO GROUP 6)数字输入卡的#00端,起动第1加热段鼓 风机 的交流接触器1MP1.1的辅助常开触点接到同一数字输入卡的#02端,1SS1.1速度继电 器触点接到同一输入卡的#03端,#1加热元件电源开关的辅助触点1B1.1接到同一个 数字输入卡的#01端。输入到PLC-5的这些联 锁信号借助梯形图逻辑所实现的“与”逻辑功能,与图2电路中由继电器触点串联所完成的 功能相同。另外,开动两台鼓风机的交流接触器1MP1.1和6MP1.5则是靠1771-OAD/B数字输出 卡(RACK 1 GROUP 0)的#00端和#12端输出的电压信号激磁的。 

    3 电子控制对退火炉节能技术的改进 

   玻璃瓶退火一般需要对送进退火炉的热瓶补充加热,耗用一定的能量,另外,拖动退火炉网 带 的电动机也需消耗一定的电能。因此,成功地消除热应力和减少能源消耗,是退火炉的两大 技术指标。为节省能源,退火炉制造厂家在机械构造方面采取了不少措施,如采用高绝热性 能的陶瓷纤维绝热材料和整体金属结构以减少散热损失,采用重量轻的退火炉网带和低摩擦 的 运动部件以减少退火炉传动的电能损耗等。然而,热瓶从退火炉热端向冷端移动时所带走的 相当可观的热量却不是机械构造方面的措施所能阻止的。针对这种情况,德国PENNEKAMP可 编程控器电加热退火炉编制了一个独特的“热量回收”程序(梯形图逻辑),控制退火炉内部 的气流运动——在退火炉内部建立一个逆玻璃瓶传送方向的气流,以阻止这一部分热量的流 失,为退火炉节能技术开辟了一个新途径,采用此热量回收技术的德国PENNEKAMP电退火炉的设备布置。该退火炉共 有8个控制段,前4段为加热段,第5段为过渡段(中性段),后3段为冷却段(每段长2250mm, 退火炉总长29.8m,最宽处为6235mm,网带宽度5250mm)。它除装备了与前述波曼电退火炉一 样的基本部件——电加热元件、鼓风机之外,还有用作“热量回收”的第6段上方的排气 风机和第7、8段上方的吸气风门。靠退火炉上方循环风机的鼓风作用,吸气风门从外部 空间向炉膛吸进冷气,建立起使气流吹向热端的正压(为保证正压的建立,退火炉炉膛的冷 端出口门须尽可能关闭,高于制品5~10mm,而热端入口门开得较大,高于制品50~70m m)。通过调节排气风机的风门开度,调节吹向热端的气流量(逆向气流量)(图10)。 

     PENNEKAMP电加热退火炉(控制段)设备对吸气风门和排气风门开度的调节,是由可编程控器输出端输出信号接通电动执行机构的 正反转回路进行的(这个电路从略)。该退火炉的可编程控器系统部件包括:PLC-5/11可编程 控器,Panelvi ew1200操作员接口,32位数字输入卡(2块),32位数字输出卡(4块)及模拟输入卡(1块)。其 基本构成与前述波曼 系统相同,只是由于所用I/O模块的不同,热电偶毫伏信号需经专用器件转换后才接到 模拟输入卡,对晶闸管的控制信号则是来自数字输出卡的“开关”信号,而不是连续信号。  

     PENNEKAMP电退火炉热风循环技术可编程控器内部的“热量回收”梯形图逻辑的基本点,是根据#1段、#5段和#8段的温 度 确定排气风门和吸气风门的开度以控制逆向气流量。例如,当#1段温度低于下限,应增加 逆向气流量(关小排气风门),使#3、#4及#5段的热量向热端回送。当#1段温度上升 到高于下限值,而此时#3、#4及#5段的温度若仍高于上限,则应继续保持较大的逆向 气流量,以回送多余的热量(减少#1段从电加热元件吸取的热量)。至#5段温度低于下限 值时,才减少逆向气流量(开大排气风门),以让#5段温度回升。由于#8段温度受冷端喷 涂 的温度制约需保持在一定数值,故吸气风门应随#8段温度的升降而开大或关小。而吸气风 门开度的变化又会影响到逆向气流量,故在吸气风门开度变化的同时,排气风门的开度应随 之相应变化,以保持根据#1段和#5段温度所确定的逆向气流量不变。

 


 

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