热压罐智能控制系统开发研究论文
摘要：为了满足复合材料处理的工艺过程的自动化要求，开发热压罐智能控制系统。通过密集的温度检测，合理的压力测量，结合经济实用的PLC控制器，完成热压罐加热、保温、降温、加压、抽真空等，全流程智能控制，减少人工干预，保证材料加工处理的一致性，达到提高产品质量的目的。
关键词：热压罐;智能控制系统;温度检测;一致性
1前言
热压罐是一端封闭、另一端开门的圆柱体，用于材料的压实与热处理。随着科学技术的日益发展，对产品质量的要求越来越高，传统的人工处理已不能满足生产需要。为了满足不同材料的不同工艺的要求，便于生产应用，开发新型的智能型热压罐是必要的。
2智能控制系统组成
2.1工艺流程
打开罐门将磨具放入到位，门关好后，旋转到位，锁上安全阀，根据用户设置工作方式，自动启动风机与水冷系统，自动升温、升压，真空环境下保温、保压至一定时间，完成产品加工；降温、降压、释放真空，直至停止风机与加热器，开罐门取出磨具工件。处理过程完成，系统结束单次自动流程等待下一次工作申请。
2.2工作方式
1）温度控制方式。用户根据不同的材料处理工艺设定：温度控制目标，温升速率、保温时间、目标限值，实现温度自动处理。2）压力控制方式。用户根据不同的`材料处理工艺设定：压力控制目标，压力变化率、关联温度、关联时间、目标限值，实现压力自动处理。3）真空控制方式。用户根据不同的材料处理工艺设定：是否启用真空控制，关联温度、关联时间等，完成真空处理。
2.3工艺设备组成
热压罐的主要工艺设备有：空气泵2台、冷却水泵2台、供水泵2台、主风机1台，电加热器2台，抽真空电动阀24台，其他阀门若干，热压罐门为液压站控制。
3智能控制系统实现
3.1自控系统硬件组成
热压罐智能控制系统的电气系统按工艺要求，配置低压控制柜2台、PLC柜1台。热压罐内布置热电偶24支，用于检测罐内温度，配置压力检测变送器检测罐内、管外压力、真空压力，检测真空度。
3.2电控系统方案
生成模拟工艺温度曲线，计算工艺执行温度曲线，计算罐内平均温度，计算最大、最小温度；根据工艺要求、用户设定及计算出的曲线，自动控制设备运行，读取智能管理软件给出的事故处理方法并执行，实现系统可靠、安全运行。
3.3系统软件功能
智能管理软件应用西门子WINCC软件及VB编程，应用ODBC连接ACCESS数据库，系统采用B/S架构,完成以下功能：1）读取PLC数据完成实时数据记录，实现智能系统的数据记忆；记录事故处理系统恢复方法。2）系统故障时，读取数据库，取事故发生前10min与发生后5min的相关数据，诊断事故成因，完成事故追忆功能。3）实时显示系统状态、历史曲线、实时曲线、模拟曲线、故障报警列表、班次累计数据。4）系统通过WEB发布功能的远程监控与维护功能。5）实时曲线与模拟曲线的跟随功能。6）用户工艺参数设定，系统启停控制，工艺数据查询、定制，人员登录、操作记录等功能。
3.4自动控制系统方案
控制系统的主控制器选择西门子Smart200系列PLC，该PLC的CPU将微处理器、集成电源、输入和输出电路、内置PROFINET、高速运动控制I/O以及模板模拟量输入组合到一个设计紧凑的外壳中，安全可靠，经济可行。选择真彩色触摸屏作为HMI，用于显示各电气设备的运行状况、报警部位指示，显示故障诊断信息，显示温度、压力及生产数据累计等工艺参数；用于用户控制方式、工艺参数设定，完成设备的手、自动起停控制。系统配置交换机1台，用于PLC与上级数据库的数据传输与交换，实现1台扫描仪完成多种功能，节约成本。系统示意图如图1所示。
3.5设备操作方案
1）在低压控制柜柜门上设置2个转换开关，一个用于切换手动控制与自动控制方式，；另一个用于选择本地控制与触摸屏控制。本地控制模式下，选择手动方式，通过柜门的操作按钮分别起动、停止相应设备，相应指示灯指示设备起、停状态；自动方式下，在触摸屏和服务器端又可以选择远程与就地操作。此时选择就地时通过触摸屏实现控制，选择远程时由服务器端操作。WEB服务只允许浏览，除非是工程师权限。按操作画面启动按钮，系统自动顺序启动；停止按钮，系统退出自动工艺流程，等待指令。2）低压控制柜柜门上还设置了急停按钮，用于紧急情况下的故障停车处理，按下急停所有设备停止运转。3）触摸屏安装在PLC柜柜门上，美观整洁，操作安全方便。4）柜门操作与触摸屏画面操作2种操作方式互相独立，互为备用，为系统提供可靠性保障。5）该系统通过远程云端可以实现对系统的远程操作，并完成远程维护，节约运行维护成本。
4结语
热压罐智能控制系统现处于调试阶段，等待用户验收，尚未投入正常生产应用中。调试过程中上述设想的功能均能实现，能够实现自动按用户设定参数运行，模拟曲线与实时曲线跟随重合度高，滞后不超过5s，符合工艺生产要求。
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