真空冶金炉智能温度控制系统

真空冶金炉智能温度控制系统摘要：本文介绍了一种针对真空冶金炉温度的智能控制方法，以计算机作为上位机，智能仪表做位下位机，组成上下级监控系统，应用VB编写控制程序。本系统主要设计了运行总界面、数据控制显示（运行曲线）界面、历史查询界面。并通过建立数据库对运行数据进行实时保存。关键词：真空冶金炉；VB；温度控制；通讯1前言随着真空技术和冶金工业的发展，真空冶金技术的应用和研究也得到空前的发展，人们对真空冶金设备的自动化要求越来越高。近年来一些企业更加重视真空冶金技术的应用，希望通过真空冶金设备的应用来解决生产中的一些难题。本系统由一台真空感应化学气相沉积炉和一台真空感应石墨化烧结炉及相关控制系统组成。真空感应电炉在自动控制的条件下，通过真空系统在电炉内获取真空状态，利用感应加热原理，采用中频可控硅加热电源通过感应线圈把石墨加热室加热。对炉内进行动态控制条件下对复合材料进行化学沉积和石墨化烧结处理。生产工艺中需要实时监控炉温及生产现场的温度。2系统设计1、硬件设计计算机（工控机）与温度控制器组成主从式监控系统。温度控制器有支持RS232接口，能进行一对一通信。计算机COM口与支持RS232接口的温度控制器连接时，计算机的RXD（接收）对应于温度控制器的SD（发送）；计算机TXD（发送）对应于温度控制器的RD（接收），GND对应于SG。系统结构图如图1所示。本系统采用RS-485串行总线，最大传输速率可达10Mb/s（12m），可以较好的实现现场数据的获取和控制。当选用PC机为上位机时，首先要将其RS-232转换为RS-485。转换器使用了RS-232C的请求发送信号RST和清除发送信号CTS，用RTS控制RS-485的收发，从CTS读回RS-485的线路状态。转换器的操作过程为：在初始化波特率等通讯参数后，由RTS控制转换器处于输入状态，即接收RS-485总线发来的信号。当PC机要向RS-485发送信息时，应先测试CTS状态，检查RS-485总线上是否有信号。若无信号，才由RST控制收发器允许输出，以免总线上出现信息冲突。温度控制器配有RS485协议接口，工业控制计算机也需RS232/RS485转换后与它们正确连接。A/D、D/A智能转换模块可以将标准信号接入并将RS485信号传入计算机。通讯格式（软协议）采用温度控制器提供的协议。通讯时工业控制计算机与温度控制器的通讯地址号、波特率、数据位格式、通讯引导符必须一致。硬协议主要包括通讯速度、通讯数据格式、数据块校验方式等。各种设备之间若要正确通讯，则它们的硬协议必须一致，只有硬协议一致才能正确通信。2、软件设计设计界面时要美观清晰，能实时反映现场的情况，本系统主要设计了运行总界面、数据控制显示（运行曲线）界面、历史查询界面，并建立数据库对运行数据进行实时保存。系统的软件设计利用VBMSComm控件的事件驱动特性，首先让用户选择所想要采集数据的通道号，当用户激发了定时器事件时，在定时器事件里产生了通讯事件，这样就可以定时从A/D转换模块中接收数据，并将这些数据按照一定的格式实时地显现出来。通讯利用上位机的COM1口或COM2口进行。系统监控软件主要包括监控功能、数据存储功能、通讯参数设定功能和用户登录注册功能。温度曲线的设定与读显模块可完成工业控制计算机对温度曲线的设定和实时显示，并在数据库中存储历史数据。3中频加热电源控制方案本温度控制系统可以实现无超调控制，包括6组独立的输出限幅参数，6组独立的抗超调抑制系数，以对号入座的方式设置在曲线中，使不同温区的调节、输出功率以及抗超调、欠调等得到最佳匹配；高级的区域PDI技术实现PDI参数可随低温区-中温区-高温区三个区域变化实现自动转换；中频电源分为内控和外控两种方式。当处于外控工作方式时，中频电源的功率输出受PDI调节器的控制，此时，智能仪表的参数及输出限幅完全能满足系统控制的要求。温度控制器有机内开关、机外开关和数字通讯3种工作方式。当仪表的各项参数都设置完毕后，将工作方式设置成机外开关方式，炉前操作者无需操作仪表，通过控制柜模拟屏上的按钮即可使加热程序开始执行。工艺参数的输入即可通过仪表面板按键输入，也可经数字通讯由上位机输入。4总结采用具有参数自动调节的温度控制方式后，解决了温升过程中的干扰问题，系统响应速度很快，达到稳态时间短，稳态误差也大为降低，稳态精度很高，很快进入稳定状态，且振荡很微小。能够满足粉末冶金真空炉温度的控制要求。参考文献[1]范逸之.VisualBasic与分布式监控系统-RS-232/485串行通讯[M]，北京：清华大学出版社，2002。[2]松下FP系列PLC编程手册，日本松下公司[M]。[3]范逸之、陈立元.VisualBasic与RS-232串行通信控制[M]，北京：清华大学出版社，2002。[4]Kohonet、Kashis.Self-organizationofamassivedocumentcollection[J]，IEEETransonNeuralnetworks，2000，11（3）；67-70。[5]VisualBasic程序设计与数据库应用[M]，北京：电子工业出版社，2003。