摘要：当前，热处理连动炉被广泛应用于多个行业领域，热处理的形式多种多样，本文主要针对基于PLC控制下的热处理连动炉电气控制系统的设计作了简要的研究。
关键词：PLC控制系统；热处理连动炉；电气控制系统；设计与研究
前言
热处理其实就是把待处理工件放在相应的介质中，将其加热到相应的温度，并使其在这个温度中保持相应的时间后，又将其放入另外一个不同的介质中冷却，从而改变工件材料的外表，或者改变其内部的显微组织结构，实现性能控制目标的一种工艺流程。
1.基于PLC控制下的热处理连动炉电气控系统的总体设计研究
热处理连动炉是由相应的温度传感器来对炉温进行测量的，液压系统中具有相应的电磁换向阀线圈，这些阀线圈是在PLC控制系统的控下实现运转的，从而到达控制这个热处理连动炉的目的。而热处理连动炉的上升、下降、前进、后退运动是由液压系统中的起升油缸和前进、后退油缸控制的，这构成了热处理连动炉的执行部分的内容。
热处理连动炉一共具有五个加热炉，其中电阻炉占就有四个，这四个电阻炉的炉温分别控制在一定的数值上，依次为300摄氏度、400摄氏度、500摄氏度和600摄氏度[1]，第五个加热炉为盐浴炉，它的炉温是750摄氏度。在这五个加热炉的上方设有一个液压系统控制滑架，这个滑架一个有五个工位，每个工位都可以装载一些待处理的工件，其中，滑架的上升和下降、前进和后退分别由滑架上的起升油缸和前进、后退油缸控制。电阻炉和盐浴炉这五个加热炉的有效结合，可以自动检检测和控制连动炉的温度，满足工件进行热处理的相关工艺要求。下图是一个热处理连动炉的结构布置图：
1.1系统的要求
热处理连动炉的初始位置在起升位置和右侧，当开始运作时，热处理连动炉首先会将待处理的工件装载在第一个工位上，启动按钮被按下后，热处理连动炉便会慢慢下降，当下降到一定的位置之后，按下下限位开关，工件便会在第一个工位上的300摄氏度的加热炉中开始加热，在加热的过程中，上方的滑架会退回到右位置，紧接着在将待处理工件装载在第二个工位上，在400摄氏度的加热炉中加热五分钟之后，热处理连动炉便会上升，升到一定位置之后，连动炉会向前移动一个位置，之后按下相应的限位开关，热处理连动炉会开始下降，把第一个工位的待处理工件放进400摄氏度的加热炉里面，同时把第二个工位的待处理工件放进300摄氏度的加热炉里面，当连动炉下降到一定的位置之后，按下下限位开关，连动炉停止下降，在两个加热炉里面同时进行五分钟的加热工作。在加热的过程中，上方的滑架退回到右侧位置，将待处理工件装载在第三个工位上，在500摄氏度的加热炉里面加热五分钟之后，又会重复上述的循环运作程序。当第一个工位上的工件进入到了500摄氏度的加热炉里面的时候，再经过两次重复的过程和五次循环的过程，第一个工位上的工件便完成了热加工的整个加工过程。另外，在手动工作方式下，启动相应的控制按钮，连动炉便会开始相应的运动，而松开控制按钮，连动炉便会即刻停止相应的运动。
1.2系统的基本结构和流程图
热处理连动炉具有自动和手动两种运行方式[2]，其中，自动运行方式是对工件进行正常的热加工，而手动运行是对设备的位置进行相应的调整，将自动运行和手动运行有效结合起来，构成了一个相对完整的工艺过程。热处理连动炉在开始运作之前，其初始位置是在右侧位置和起升位置，下面是热处理连动炉的一个热加工流程图：
1.3系统的传感器
为了满足热加工的工艺要求，设计过程中在传感器的选择方面，应当选择K型热电偶传感器，并用补偿导线将热电偶与测温仪表连接起来。K型热电偶被广泛应用于工业当中，它的温度测量范围是-200～+1200℃，线性度较好，在氧化性的气氛下比较适应。此外，K型热电偶必须要采用适合自身的专门的补偿导线，K型热电偶与补偿导线一般由热电偶、测温结点、补偿结点、基准结点以及补偿导线连接而成。
2.基于PLC控制下的热处理连动炉液压系统的设计研究
热处理连动炉中的液压系统由两个液压油缸组成，共同维持整个系统的执行与运作，一个是控制滑架上升、下降的起升油缸，另一个是控制滑架前进、后退的油缸。热处理连动炉在工作的时候，滑架和待处理工件的总负载重量在500kg以内，液压系统的工作压力为2M pa，滑架的运行速度为2米每秒，机械的运作效率为0.71。液压系统的组成部分有液压泵、压力表、油箱、液压缸、过滤器以及四个阀，即调速阀、溢流阀、单向阀和双控电磁换向阀[3]。下图是液压系统的相关器件信息表：
3. 基于PLC控制下的热处理连动炉控制系统的设计研究
3.1 PLC的选择
PLC控制系统一共有16个系统输入信号，其中有9个是按钮开关，4个为行程开关，2个是自动和手动输入，还有一个输入信号是盐浴炉温度检测。PLC控制系统的一个有12个输出信号，其中有四个为驱动信号，是驱动连动炉液压缸上升、下降、前进、后退的信号。PLC控制系统应当选择型号为FX2N-48MP的PLC，它属于日本三菱系列中的小型PLC。
3.2 PLC的控制系统
在PLC的控制系统中，盐浴炉的温度控制系统的硬件运用了模块化的设计方式，融合了多种具有特殊功能的扩展模块，可有效控制位置的移动情况，并且有效实现模拟量控制的功能。同时，盐浴炉和外部设备的连接情况，要以盐浴炉的温度控制要求为依据。热处理连动炉的炉温控制步骤一般为：①初始化；②判断模块是否正常；③依据炉温设定SP；④启动加热器；⑤检测炉温并比较SP；⑥调节PID数值；⑧检测盐浴炉的温度。在这个过程中，如果第二部的模块是正常的则继续下面的步骤，否则将持续停留在第二个步骤，直到模块正常为止。
结语
简单的来说，热处理就是一个通过热加工来改变材料的外部和内部结构的一项工艺流程，当前的热处理加工形式多种多样，本文介绍的主要是一种基于PLC控制下的热处理连动炉电气控制形式，希望能为一些行业和领域提供有效的参考。
参考文献
[1]陈引生，崔勇.含铟水利机械钻杆材料的热处理工艺优化[J].热加工工艺，2018，132（08）：179-185.
[2]武磊，曹旭，侯东健，武士轻，江长虹，孔见.高强高弹Cu-2Ti合金时效热处理行为研究[J].热加工工艺，2018，176（08）：241-244.
[3]刘锦滔，武彦荣，肖杰.FB2转子性能及堆焊热处理工艺研究[J/OL].装备制造与教育，2018，11（01）：34-40.
论文作者:杨景华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/29
标签：工件论文; 加热炉论文; 摄氏度论文; 炉温论文; 控制系统论文; 位置论文; 热电偶论文; 《建筑学研究前沿》2018年第13期论文;