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电炉系统解决方案
磁材行业钟罩炉的自动化控制系统及其应用介绍
钟罩炉广泛应用于磁性材料、电子陶瓷元件、粉末冶金等产品的预烧和烧结，也可以满足特种电子陶瓷元件在保护气氛下烧结之用。
随着通讯、IT行业、汽车电子等行业的迅速发展，市场对磁材的需求量愈来愈大，国内锰锌铁氧体制备工业发展迅速。现阶段国内的磁材行业因电子产品小型化、高效化发展趋势，对烧结设备高品质、灵活性要求越来越高。在此情势下，钟罩炉的高性能、高价格比的特性已进入普及化阶段。
在磁材行业，锰锌软磁铁氧体烧结设备主要有两种，一种是相对主流的推板窑炉，一种是近年来优势逐步显现的钟罩炉烧结设备。推板窑炉是以位移为基准变量的温度、气氛的函数，为连续式烧结炉。气氛的改变只有靠气帘完成，对气氛的隔离效果是有限的，产品质量、一致性很难得到保证。钟罩炉是以时间为基准变量的温度、气氛的函数，使气氛和温度根据工艺曲线无级跟踪，为批次烧结炉。温度和气氛控制为实时控制，生产出的产品质量好、成品一致性等优点。国内主要有三种炉型的钟罩炉：全自动罩式烧结炉、开环式罩式烧结炉、手动控制罩式烧结炉。
下文将详细介绍在磁材烧结行业中辉达工控专业为全自动罩式烧结炉设计的自动化控制系统以及其优势之处。
在烧结工序中温度、气氛的控制是关键。烧结时温度、气氛、压力三者的配合直接影响着成型体的气孔的形状、大小、数目；颗粒的形状、大小；晶粒的大小。
全自动罩式烧结炉整体设计：采用人工智能的控制算法全自动控制炉膛内的温度、气氛、压力和流量等参数，可以对烧结过程中的排胶、升温、保温、冷却等各个环节的温度、气氛、压力以及升、降温速度等进行严格而准确的控制，具有温度场均匀、气氛控制精确、工艺设置灵活、烧结一致性好等优点。温度、气氛对时间的函数关系可任意设置。既可单独对温度或气氛设曲线，又可设lgPO2=a-b/T曲线；工艺设置曲线丰富，可设置50段温度气氛曲线。全自动化的控制系统充分满足高档磁芯复杂的烧结工艺的要求。
一、钟罩炉温度控制
在磁材烧结过程中，升温速渡过快将影响晶粒均匀性，最终对产品的电磁特性有影响。同时还会引起开裂，影响产品的密度和机械性能。烧结最高温度和连结时间将直接影响固相反应程度、晶粒大小、尺寸收缩、最终影响产品的电磁特性、机械特性、尺寸。冷却速度会影响化学成分、晶相结构，从而影响产品的磁特性和机械性能。而不适宜的氧分压会改变材料的氧化程度，改变晶界能，形成不均匀的化学成分。
钟罩炉的温度加热区采用辉达工控公司的KY系列一体化智能可控硅移相触发模块组合作为基本功率调节单元，分别对每控温区进行温度控制，该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。
二、钟罩炉电动控制和气路控制
升降机构由电动机、变频器、传动节和升降台等组成。炉床置于升降台上，炉床上升与炉体底盘的密封采用气密性密封结构：
采用HUIDA辉达工控HD-M-D4000系列开关量模块来控制炉门开关、风机运行，采用HD-M-A4000系列模拟量模块，实现压力的检测和控制。
气路系统分送气、排气、循环冷却等几个部分。 送气管路由气体减压阀，电磁阀、流量调节阀等组成。空气通过流量调节阀进行调节，调节后的气体送至循环管道，从炉体周围进入炉膛，气体在炉膛内与工件反应后经中部管道排出，进入循环冷却管道或排出室外。
三、钟罩炉集散控制系统
为方便操作和管理，整个控制系统采用现场触摸屏加办公室电脑监控，所有功能模块均带有RS485通讯接口，能方便地与计算机联机工作。所有现场参数包括实时温度，设定温度、工作电流、工作电压、系统运行状态等均在电脑上直观地显示出来。同时各种工艺参数修改如温度设定，报警参数设定、相序设定、PID参数设定等可通过现场触摸屏修改，亦可通过电脑直接操作修改。
考虑到简单、方便、适用的原则，计算机组态采用MCGS上位机组态软件，并增加一个现场MCGS触摸屏监控，通过PC机，触摸屏，下位机三者环形控制，让使用更加方便，操作更加灵活安全，数据保存更加全面。
四、辉达工控该钟罩炉自动化控制系统方案的优势
1)精密控制： 可烧结高档产品由罩式窑体和窑车组成密闭炉膛，辉达工控设计的自动化控制系统可以对烧结过程中的排胶、升温、保温、冷却等各个环节的温度、气氛、压力以及升、降温速度等进行严格而准确的控制，充分满足高档磁芯复杂的烧结工艺的要求。
2) 产品一致性好 ：钟罩窑炉膛容积一般不大，炉膛内的温度、气氛等比较容易达到均匀一致，同炉烧结产品一致性好。
3) 综合成本低：辉达工控设计的罩式炉自动化控制系统操作简单，日常操作只需按下启动和停止按钮，全自动控制和记录，有故障或偏离设定曲线时会报警，烧结期间无须人工监视。
4) 节能省电：罩式炉满功率运行时间只有3~4小时，其它时间耗电很少，可将此加温段安排在深夜，便于利用波谷电价；同时，辉达工控的KY系列一体化调压器自带电流、电压、电量监测功能，极大的方便了用户的日常电量统计管理及合理安排生产，做好节能安排工作。
5) 负载老化报警：KY系列一体化调压器针对窑炉负载易老化现象，开发出针对负载老化报警指示功能；其与上位机配合使用，当用户设定好初始负载阻值及偏差报警阻值后，一但使用过程中负载阻值超过偏差报警值后，KY调压器将向上位机发送报警信号，再由上位机报警记录及报警指示提示用户须更换新负载了。合理的使用负载即能减少必要的负载更换浪费也能保持窑炉的良好工作状态，给用户带来好的使用休念与好的经济效益。
6) 生产灵活性高：由于是按批间歇烧结，每个批次均可以根据产品形状、尺寸、材料等的不同，而采用不同的温度曲线、气氛曲线和压力曲线。工艺曲线预先设定在控制系统内，届时通过计算机选择即可，调整也非常方便。非常利于根据定单不同灵活安排生产。
7) 利于提高竞争力：便于提高烧结水平。调整工艺简单方便，利于优化生产工艺。
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