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技术文章

宇电仪表在合肥高科彩晶玻璃弯钢化炉改造项目的应用

点击次数:2385   发布时间:2015/3/23 11:40:57


 
摘要:本文针对目前钢化炉加热控制采用传统继电器控制模式时普遍存在能源浪费、精度差、不安全的缺点,而提出用PLC结合可控硅移向触发器的方式来控制,通过实际运用,证明改造后的系统具有控制可靠、安全、响应速度快的特点。此控制方式是代替传统继电器控制方式的理想方式。
关键词:钢化炉、可控硅移向触发器、PLC
1、工程概述:
    合肥高科隶属于天津博瑞泰电子集团,公司规模1100人,年度工业生产总值约5亿元,纳税总额达1000万元。这次厦门宇电的仪表是应用在彩晶玻璃弯钢化炉改造项目中。彩晶玻璃是一种理想的新型装饰材料,在普通平板玻璃或钢化玻璃的表面印刷一层带有油墨的彩色涂层或油墨彩色透明涂层,再涂一层交联型分子结构的树脂,又再把塑料彩色晶粒(或金葱纸、金粉、银粉、镭射粉),粘贴在胶层上,经过烘干或晾干后,再涂一层环氧树脂保护层,就制成了彩晶玻璃。在整个彩晶玻璃的生产过程中加热控制非常的关键。它直接影响到彩晶玻璃的成品率。
2、系统组成及工作原理
   生产彩晶玻璃很重要的一个设备就是钢化炉(glass tempering furnace),钢化炉是用物理或化学的方法生产钢化玻璃的设备,包括物理方式玻璃钢化设备和化学方式玻璃钢化设备两种。
    物理方式玻璃钢化设备通过对平板玻璃进行加热、而后再急冷的技术处理,使冷却后的玻璃表层形成压应力,玻璃内部形成张应力,从而达到提高玻璃强度,使普通退火玻璃成为钢化玻璃的设备。由于此种钢化方式并不改变玻璃的化学组成,因此称为物理方式玻璃钢化设备。化学钢化设备是通过改变玻璃表面的化学组成来提高玻璃的强度,目前有表面脱碱、碱金属离子交换等方法;由于此种钢化方式改变了玻璃的化学组成,因此称为化学方式玻璃钢化设备。
    目前企业采用的大都是物理方法,合肥高科科技的彩晶玻璃生产也是采用物理方式。客户原来采用接触器直接控制加热器,噪音大、可靠性低且控制精度差。改造该系统时为了解决这一问题,采用了PLC结合可控硅移向触发器的方式。
2.1系统组成:
2.2系统控制过程描述
    温度传感器测出连续弯管炉内的实时温度后给PLC,与PLC的设定值比较后输出一个4-20mA的电流信号给可控硅移向触发器,可控硅移向触发器输出触发信号给可控硅功率模块从而精确控制连续弯管炉内的温度。
2.3宇电AIK6可控硅移向触发器
    厦门宇电AIJK6可控硅移向触发器是应用了单片机技术的智能化的触发器,功能强大且可靠性高,能适合各种电阻丝,硅碳棒及负载采用变压器降压的硅钼棒、钨丝等各种类型工业电炉,也可用于电机软启动控制。其具有以下功能:
 ◆0~20mA(0~5V)/4~20mA(1~5V)信号兼容输入。
 ◆采用计算机技术进行线性化功率修正,当负载为阻性时,输出功率与输入信号成正比。
 ◆缺相检测、过流检测及报警功能。
 ◆自动同步功能,连接可控硅触发线时不需要对相序。
 ◆采用全光电隔离及“烧不坏”技术,可靠性非常高,对输入端造成干扰小。
 ◆电流反馈或延迟时间可调的软启动 / 软停止功能,可适应硅钼棒、钨丝、电动机及感性负载。
 ◆内含开关电源,可直接用 220VAC 电源供电,并具备 5V 及 24V 两组直流电源输出。
2.4现场描述:
                         弯管钢化炉如下图所示
 
3、可控硅调功控制取代接触器控制的好处:
a、工作更可靠,保险系数比较高。
b、内部导通、无触点、无火花、无噪音、可以适合对防火性能要求比较高的场合。
c、控制速度快,接通时间高了一个数量级;可以做到电源转换时基本不受影响。
d、容易控制,只要触发信号就可以控制可控硅导通或关闭。
e、结构简单,基本不存在机械结构;避免了机、电装置调整复杂的弊病。
f、节能,自身几乎不消耗电能,一般的小型接触器线圈的消耗功率都在30W左右,而大型接触器消耗功率更在100W以上。
4、总结
    客户的系统经过改造后,目前工作良好,操作方便,产品合格率高。他们生产的产品很多用于海尔、格力、三星、LG、西门子和索尼等*知名品牌,深受客户满意。后续还有设备也需要做技术改造,表示会继续推荐用宇电仪表。
表一:温度程序表
摄氏度
 
分钟
 
C01=20.0
从室温20.0℃开始升温
t01=60
经过60分钟
C02=250.0
升到250.0℃
t01=120
经过120分钟
C03=250.0
保温在250℃
t03=120
经过120分钟
C04=450.0
升到450.0℃
t04=90
经过90分钟
C05=450.0
保温在450.0℃
t05=300
经过300分钟
C06=820.0
上升到820.0℃
t06=8640
经过8640分钟
C07=820.0
保温在820.0℃
t07=8640
经过8640分钟
C08=820.0
保温在820.0℃
t08=8640
经过8640分钟
C09=820.0
保温在820.0℃
t09=8640
经过8640分钟
C10=820.0
保温在820.0℃
t10=4320
经过4320分钟
C11=820.0
保温在820.0℃
t01=360
经过360分钟
C12=350.0
下降到350.0℃
t12=600
经过600分钟
C13=20.0
下降到20.0℃
t13=-121
停止


图一:温度程度图


图二:单晶炉温控电路图

电路说明:交流电源经变压器降压后使用,输出电压25V,输出电流28A、MJYD-JL-75为晶闸管智能模块,内含晶闸管和移相控制电路,输出*电压450V,*电流75A,L1为过流保护熔断器,RC为过压保护阻容元件。RW为电炉丝。
A1-708P输出为0-10MA电流,经过1K电阻后,输出变为0-10V直流电压,满足晶闸管模块的输入电压要求。
S热电偶通过补偿导线和A1-708P仪表后端连接。 
三、单晶炉温度控制系统选择的可行性分析
单晶炉温度控制系统中,除了A1-708P仪表是核心部件外,还有热电偶、补偿导线、加热炉、功率调整器等重要部件。全面了解这些部件的性能,正确选用这些部件也是很重要的。
目前的温度仪表,经济实用型每台数百元,而每台高级仪表的基本配置价格为数千元,如果再增加若干功能模块,价格可上万元。
对于某一种工艺过程,选用满足技术要求,能够稳定可靠地运行的温度仪表就行了。不必使用更高档的温度仪表。 
用性能价格比的指标选择温度仪表的类型是科学的。节约资源、物尽其用也是选用温度仪表类型的原则。 
四、总结
自采用宇电AI-708P作为主核心控制系统以来,碲镉汞单晶炉的控制运行状况良好,至今仍无故障出现,完全可以替代进口的欧陆818表。无论从运行实际状况来看,还是从性价比来看,选择AI-708P确实能够完全满足要求。
参考文献:
1、《温度测量技术》 王魁汉著 东北工学院出版社 1991 
2、《欧陆818温度调节器使用说明书》 北京四通公司工控部 1985 
3、《A1人工智能工业调节器使用说明书》 周宇著 厦门宇光电子技术有限公司 1998 
4、《温度测试技术及仪表》 陈焕生著 水利电力出版社 1985 
作者简介:罗有成,1939年生,华中科技大学毕业,北京中国电子科技集团第十一研究所高级工程师。多年来从事各种加热炉的温度测量控制方面的工作。 
 

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