一、概述 

    工件的热处理是机械加工过程中的重要工序之一，热处理电炉的控制水平在整个产品质量控制中具有举足轻重的地位。目前大多数热处理车间的电炉温度控制仍在使用电子电位差计（圆图表）和交流接触器，从准确度、控温水平及自动化程度等各方面均难以满足现代产品生产的要求；部分采用智能仪表的电炉，尚存在仪表操作复杂、易出差错的问题，在一定程度上限制了企业的发展。因此，热处理行业迫切需要进行技术改造，引入现代测控技术，提高工艺装备水平。

    热处理车间电炉控制系统与其它行业的自动控制相比，属于工艺流程的控制，测控参数虽然较多，但各测控参数可能在整个运行过程中几乎不需要调整。仪表通过计算机将各电炉组成了一套控制系统，各电炉仍保持着自己的独立性，互相之间在工作上没有必然的联系，各电炉都要按照装炉工件的具体工艺曲线实施控温，每台电炉所运行的工艺不是固定的，需随工件及处理工序而变，因此要求工艺曲线的显示、编辑、处理必须直观、方便。

    由我公司开发的热处理控制系统，充分考虑了热处理行业的特点和各种个性化需求，既适用于新建项目的电炉设备配套，也适用于传统热处理车间的技术改造。可以在上位机或触摸屏上编辑、编制各种工艺曲线，下装到控制仪表，直接控制电炉仪表的启动、暂停及停机，具有较高的自动化。实时记录电炉温度曲线，并可查询历史温度曲线，具有过去系统无法相比的优越性，其特点是可靠性高，性能稳定，抗干扰能力强，维护及系统扩展成本大大降低。

二、台车炉自动化控制系统方案介绍

    由武汉辉达工控技术有限公司开发的新型智能触摸屏温度控制柜，采用10”真彩触摸屏作为人机界面，带USB接口及2个通讯接口，兼容串口MODBUS-RTU协议。 通过专业组态软件设计，对电炉各区进行全方位监控。采用武汉辉达HD-M-ZA5911RS485一体化智能触发PID温控模块作为主控单元，实行三相可控硅调压控制，控制柜设计总功率为75KW，可满足0-1200℃温度范围内0.5％的控温精度。

控制柜面板示意图

    为使炉内的温度达到均匀的要求，炉温控制系统主控仪表采用武汉辉达工控技术有限公司HD-M-ZA5911RS485一体化智能触发PID温控模块，进行炉温的控制，该智能PID触发模块集PID调节与可控硅触发输出功能于一体，既可实现常规PID仪表的调节控制功能，还可根据输入信号、实际反馈信号与PID运算调节可控硅触发导通角的大小，实时监测并自动调节控制可控硅起到控制炉温的功能。

HD-M-ZA5911RS485一体化智能触发PID温控模块

   HD-M-ZA5911RS485一体化智能触发PID温控模块具有RS-485通讯接口，采用标准MODBUS-RTU通讯协议，支持多种通信波特率，最高可达19.2Kbps。通信接口具有高压、大电流冲击等保护功能，通过MODBUS-RTU通讯可实现模块与触模屏、上位机等人机界面操作。

    HD-M-ZA5911RS485一体化智能触发PID温控模块带I2C显示接口，支持外部扩展数显手持设定面板，配置后可按键查看、设置所有参数，从而实现了其常规仪表面板按键式操作。

    HD-M-ZA5911RS485一体化智能触发PID温控模块具有先进的智能PID控制算法，具有完美的自整定、自适应功能，多种量程设定，可根据设置的工艺曲线（可设置50段）分别设定升温速度、保温温度保温精度和降温速度，实现升温斜率、保温温度、保温时间和降温的自动调节控制，并可显示理论值和实测值，提高了控制水平和控温精度；，实现采用AC100-240V宽范围工作电源，使用时无须担心电源电压变化波动。

    HD-M-ZA5911RS485一体化智能触发PID温控模块能够自动或手动调节可控硅输出功率的大小，这样可以更好的控制炉膛内的炉温均匀性，手动调节功率后，系统会根据手动调节的功率来进行自动控温，操作方便，控温精确。

    加热主控制系统采用大功率可控硅组合单元，铝合金散热加全套风冷及热保护系统，同时配备自动断路开关和快熔器作二级保护。

    采用大电流接触器作为炉膛温度保护单元，一旦可控硅因故障被击穿后，在如果没有安装大电流保护接触器的情况下，电流将无法控制，即使安装报警装置也不能够切断主控电源，如果在操作人员离开的情况下，炉膛内的温度将处于失控状态，但安装了大电流保护接触器后，一旦可控硅被电流击穿后炉膛达到上限超温报警值后，在报警的同时接触器可以切断主电源，可以可靠地保证炉膛内的正常运行，避免了炉膛在失控后产生的损失。

    本系统采用辉达HD-D4400N功能模块实现炉门升降、循环风机启动/停止控制，具有可靠的电器连锁性；能与电加热系统实现连锁保护，声光报警、消音复位功能。该功能模块支持标准MODBUS-RTU通讯功能，能够与触摸屏或上位机通讯，实现人机界面显示及上位机DCS操作控制功能。

     系统采用国内知名的MCGS昆仑通泰10”触摸屏，该触摸屏支持标准MODBUS-RTU通讯协议。通过屏与一体化触发温控模块及PLC通讯，实现人机画面操作功能。

DL-4300三相电量模块

三、系统整体设计概述

    整个系统的物理结构采用三层分布式网络架构，第一层为现场一次设备数据采集传感器（温度、压力传感器等）；第二层为智能温度调节模块（或者PLC等智能单元）；第三层为触摸屏控制系统，通过现场总线监控与控制单元通讯，组成DCS系统。 

四、 功能模块概述