真空炉温度模糊PID复合控制
日期：2007-5-24 23:31:10 来源：本文摘自《PLC&FA》
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物理变化和化学变化通常都和温度有关，温度成为许多工业生产过程中主要的控制参数。金属材料在真空炉中高温加热改变其分子结构的物理变化过程称之为退火。退火后的材料加工性能优异，是基本的金属加工结构材料。
系统分为操作站和控制站两级。
3.1 监控软件包T3500
操作站采用Windows 2000操作系统平台,监控软件包T3500是颇受业界推崇的FIX 32（由GE FANUC 公司开发的通用监控软件），32位体系结构,抢先式多任务,多线程应用,对称多处理器支持,内建的安全系统等特点,使得整个系统安全可靠。采用面向对象的图形用户接口（GUI）,T3500的操作和监视可通过一系列成熟的操作面板和窗口（如总貌，组画面，点显示，报警，趋势，系统信息，历史记录、 SPC/SQC等）生成，其刷新速率均不超过1秒。其网络结构为开放的Client/Sever（客户机/服务器）模式，支持以集成I/O和充分利用WINDOWS的DDE（动态数据交换）资源，如EXCEL和WORD等等；其关系数据库接口（SQL）采用ODBC（开放数据库互连）以支持对关系式数据库（如Oracle；Sybase；Ingres；Access；Paradox和dBase等）的双向实时访问，并可通过Microsoft C++或Visual Basic用户编程和DDE支持实现数据库和历史数据存取与实时过程数据库的接口。
3.2 现场控制站
现场控制站是系统主要的现场接口和过程控制硬件，其内部可安装多种现场控制单元，如英国欧陆公司T103系列T921控制器。T921控制器集常规的连续控制、顺序控制和批量控制于一体，每台控制器最大I/O容量128点；功能块种类达80多种，最多可容纳256个功能块。为提高可靠性，其I/O、CPU、电源和通讯网络均可冗余。除了可方便地集成其自身的所有产品外（包括TCS6000系统和其他欧陆产品），还针对RS-232/RS-422口提供了连接常见国外公司的PLC，SLC和I/O系统的通讯驱动软件，如T3500操作站可提供300多种产品的驱动软件，而T103控制单元则内置RS232/RS-422口，支持标准MODBUS协议，可完成非欧陆产品与欧陆系统的连接。
选用SIEMENS S7-300 PLC实现泵、阀启停控制和状态监视，以及限位控制等。其中包括加热炉真空系统的状态信号监测，如滑阀泵，增压泵、维持泵、预抽泵等的启动、停止状态。前置阀、高真空、充大气、充氩气等阀的开、关状态。以及限位信号监测如抽阀、前置阀、高阀等开到位和关到位信号。程序运行结束信号、温控仪调功器状态，水流量输入状态和其他输入状态。还有水系统水压、炉体超温、气动系统气压监测和报警测试、报警证实功能。
欧陆904P温度控制仪具有控温精度高，自适应、自整定等特点，其作为控制器的在线热备系统，在控制器出现故障时可以无扰动切换到温控仪运行。系统结构如图1所示。
1 引言
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物理变化和化学变化通常都和温度有关，温度成为许多工业生产过程中主要的控制参数。金属材料在真空炉中高温加热改变其分子结构的物理变化过程称之为退火。退火后的材料加工性能优异，是基本的金属加工结构材料。
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2 工艺概述WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
真空退火炉炉身总长150米，炉体包括进料和出料两个料仓和十四个加热区。另外还包括加热系统、真空系统、冷却系统等。工作时由真空泵将其内部抽成1.00E-3Pa的真空环境。锆管加热时由进料仓推入加热区，在1.00E-3Pa的真空室里加热。加热温度最高可达到750℃，通常在450～600℃区间。升温速率小于２０℃／分钟，温度均匀性可控制在±3℃，可控制精度全程不超过±１℃，控温曲线拐点过冲抑制要求在±3℃。加热结束后自然冷却至80℃以下，再由出料仓把材料推出获得成品。
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3 系统构成
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系统分为操作站和控制站两级。
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3.1 监控软件包T3500
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操作站采用Windows 2000操作系统平台,监控软件包T3500是颇受业界推崇的FIX 32（由GE FANUC 公司开发的通用监控软件），32位体系结构,抢先式多任务,多线程应用,对称多处理器支持,内建的安全系统等特点,使得整个系统安全可靠。采用面向对象的图形用户接口（GUI）,T3500的操作和监视可通过一系列成熟的操作面板和窗口（如总貌，组画面，点显示，报警，趋势，系统信息，历史记录、 SPC/SQC等）生成，其刷新速率均不超过1秒。其网络结构为开放的Client/Sever（客户机/服务器）模式，支持以集成I/O和充分利用WINDOWS的DDE（动态数据交换）资源，如EXCEL和WORD等等；其关系数据库接口（SQL）采用ODBC（开放数据库互连）以支持对关系式数据库（如Oracle；Sybase；Ingres；Access；Paradox和dBase等）的双向实时访问，并可通过Microsoft C++或Visual Basic用户编程和DDE支持实现数据库和历史数据存取与实时过程数据库的接口。
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3.2 现场控制站
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现场控制站是系统主要的现场接口和过程控制硬件，其内部可安装多种现场控制单元，如英国欧陆公司T103系列T921控制器。T921控制器集常规的连续控制、顺序控制和批量控制于一体，每台控制器最大I/O容量128点；功能块种类达80多种，最多可容纳256个功能块。为提高可靠性，其I/O、CPU、电源和通讯网络均可冗余。除了可方便地集成其自身的所有产品外（包括TCS6000系统和其他欧陆产品），还针对RS-232/RS-422口提供了连接常见国外公司的PLC，SLC和I/O系统的通讯驱动软件，如T3500操作站可提供300多种产品的驱动软件，而T103控制单元则内置RS232/RS-422口，支持标准MODBUS协议，可完成非欧陆产品与欧陆系统的连接。
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选用SIEMENS S7-300 PLC实现泵、阀启停控制和状态监视，以及限位控制等。其中包括加热炉真空系统的状态信号监测，如滑阀泵，增压泵、维持泵、预抽泵等的启动、停止状态。前置阀、高真空、充大气、充氩气等阀的开、关状态。以及限位信号监测如抽阀、前置阀、高阀等开到位和关到位信号。程序运行结束信号、温控仪调功器状态，水流量输入状态和其他输入状态。还有水系统水压、炉体超温、气动系统气压监测和报警测试、报警证实功能。
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欧陆904P温度控制仪具有控温精度高，自适应、自整定等特点，其作为控制器的在线热备系统，在控制器出现故障时可以无扰动切换到温控仪运行。系统结构如图1所示。
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图1 系统结构图
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3.3 系统功能WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
（1）控温功能。退火炉分为十四个控温区，其控温部分由控制器和温控仪组成互为备用系统，可由控制器或控温仪单独控温，两者之间可以无扰动切换。通过操作站可以向控制器和温控仪下传控温曲线，以保证二者控温的同步性。每个温区能够实现手/自动控温，切换无扰动，并可单区切手动。操作站显示曲线号、段号、状态（升温或恒温）、当前段的运行时间和剩余时间、炉内真空度、左右冷却室的真空度、手自动状态。其主要的功能为：跳段功能：可以跳过当前段的剩余时间运行下一段曲线；延时功能：当前恒温段时间可以在线延长；暂停功能：具有升温暂停功能，控制保持当前设定温度；断点查找功能：程序中途停止（停电、误操作），重新恢复运行时，控温系统能自动确定工艺曲线及断点位置，并从断点处开始执行；限幅功能：具有输出信号限幅功能；报警功能：断偶报警、超温报警、加热器故障报警、调功器故障；偏差设定功能：各区控温设定值可分别加偏差。
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