退火爐溫度控制從常規儀表型向可編程控器型的轉變  　　

    可編程控器的出現，引起了硬接線(xiàn)繼電器控制系統的一體革新。隨著(zhù)可編程控器技術(shù)向過(guò)程 控制領(lǐng)域的擴展(在它原有的邏輯運算和順序控制功能的基礎上 ，按過(guò)程控制的特定要求提升和增加了許多功能)，使它從80年代中期開(kāi)始躋身于過(guò)程控制 領(lǐng)域。這種情況的出現，促使退火爐溫度控制從傳統的常規儀表向新電子控制技術(shù)( 如可編程控器晶閘管和變頻器等)轉變。

    美國波曼一電加熱退火爐采用的可 編程控器溫控系統原理接線(xiàn)圖。該退火爐共有9個(gè)控制段(其構成與前述波曼常規儀表控制的退火爐相同)。波曼可編程控器退火爐溫控系統原理接線(xiàn)圖是該退火爐的可編程控器系統構成。主機是美國A.B(ALLEN-BRADLEY)公司PLC-5系列 可編程控器產(chǎn)品。它用一個(gè)處理器完成全部邏輯、順序控制和過(guò)程控制。其CPU處理器模板 為單槽結構，構成基本系統時(shí)，只需將CPU模板插在1771通用I/O機架的較左槽，再根據需要 將I/O模板依次插入其余槽。在1771-A3B12槽機架內自左至右依次裝有1785-L20 B處理器，1771-IXE/B熱電偶輸入卡(2塊)，1771-IFE模擬輸入卡(1塊)，1771-OFE2模擬輸出 卡(3塊)，1771-IAD/C 數字輸入卡(2塊)，1771-OAD/B數字輸出卡(1塊)及1771-OW16/B繼電 器輸出卡(1塊)。由于1771-A3B機架內不含電源，故在其左面還另裝1771-P7電源(120/220VA C，16A)。電源與CPU用1771-CP2電纜連接。I/O模塊通過(guò)I/O機架的背板與處理器通訊。與P LC-5可編程控器主機配套使用的是A.B公司的一種功能很強的工業(yè)現場(chǎng)加固型CRT—2711-KC 1型Panelview 1200操作員接口。波曼公司利用Panelview軟件開(kāi)發(fā)出針對該退火爐溫控用的 軟件，其新穎獨特之處在于，對退火爐溫控系統 的各種起動(dòng)/停止操作、溫度設定、PID參數更改以及啟動(dòng)緊急信號操作等，均在“相應的操作員窗口 ”(顯示畫(huà)面)上按有關(guān)功能鍵進(jìn)行。  　　

    波曼電退火爐可編程控器系統構成含一個(gè)加熱段和一個(gè)冷卻段控制的PLC-5的I/O模塊與相關(guān)外部元件的連接圖，用以說(shuō)明該系統怎樣進(jìn)行控溫工作：由分別接到1771-IXE/B熱電偶輸入卡的#17、#18 端 子和#5、#6端子的第1加熱段熱電偶(1TC1.1)和第6冷卻段熱電偶(6TC1.6)測得退火爐溫 度。溫度給定值及PID參數是在操作員接口的顯示畫(huà)面上進(jìn)行設定。PLC-5處理器通過(guò)I- O鏈對操作員接口讀寫(xiě)數據。PID控制算法是用梯形圖編程語(yǔ)言調用PLC-5指令集中的PID功能 塊實(shí)現。PID運算結果，經(jīng)由1771-OFE2模擬輸出卡(RACKO GROUP 3)的#A、#O端輸 出 4～20mA信號到晶閘管1SCR1.1的觸發(fā)信號端，以調節晶閘管主回路即電加熱元件的電流，經(jīng) 過(guò)由另一塊1771-OFE2模擬輸出卡 (RACKO GROUP 4) 的#A、#O端輸出4～20mA信號到M72 84A 1004型“90 控制電動(dòng)機”(6CM1.1)，以 調節冷卻段鼓風(fēng)機風(fēng)門(mén)開(kāi)度。對接通電加熱元件的各種必要的聯(lián)鎖信號，均以數字(開(kāi)關(guān))信 號形式接到I/O模塊，包括：溫度超限繼電器1HLC1.1的輸出(在溫度未超過(guò)啟動(dòng)緊急信號值時(shí)，其常 開(kāi)觸點(diǎn)閉合)接到1771-IAD/C(RACKO GROUP 6)數字輸入卡的#00端，起動(dòng)第1加熱段鼓 風(fēng)機 的交流接觸器1MP1.1的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)接到同一數字輸入卡的#02端，1SS1.1速度繼電 器觸點(diǎn)接到同一輸入卡的#03端，#1加熱元件電源開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)1B1.1接到同一個(gè) 數字輸入卡的#01端。輸入到PLC-5的這些聯(lián) 鎖信號借助梯形圖邏輯所實(shí)現的“與”邏輯功能，與圖2電路中由繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)所完成的 功能相同。另外，開(kāi)動(dòng)兩臺鼓風(fēng)機的交流接觸器1MP1.1和6MP1.5則是靠1771-OAD/B數字輸出 卡(RACK 1 GROUP 0)的#00端和#12端輸出的電壓信號激磁的。  　　

    3　電子控制對退火爐節能技術(shù)的改進(jìn)  　　

    玻璃瓶退火一般需要對送進(jìn)退火爐的熱瓶補充加熱，耗用一定的能量，另外，拖動(dòng)退火爐網(wǎng) 帶 的電動(dòng)機也需消耗一定的電能。因此，成功地清理熱應力和減少能源消耗，是退火爐的兩大 技術(shù)指標。為節省能源，退火爐制造廠(chǎng)家在機械構造方面采取了不少措施，如采用高絕熱性 能的陶瓷纖維絕熱材料和整體金屬結構以減少散熱損失，采用重量輕的退火爐網(wǎng)帶和低摩擦 的 運動(dòng)部件以減少退火爐傳動(dòng)的電能損耗等。然而，熱瓶從退火爐熱端向冷端移動(dòng)時(shí)所帶走的 相當可觀(guān)的熱量卻不是機械構造方面的措施所能阻止的。針對這種情況，德國PENNEKAMP可 編程控器電加熱退火爐編制了一個(gè)獨特的“熱量回收”程序(梯形圖邏輯)，控制退火爐內部 的氣流運動(dòng)——在退火爐內部建立一個(gè)逆玻璃瓶傳送方向的氣流，以阻止這一部分熱量的流 失，為退火爐節能技術(shù)開(kāi)辟了一個(gè)新途徑，采用此熱量回收技術(shù)的德國PENNEKAMP電退火爐的設備布置。該退火爐共 有8個(gè)控制段，前4段為加熱段，第5段為過(guò)渡段(中性段)，后3段為冷卻段(每段長(cháng)2250mm， 退火爐總長(cháng)29.8m，較寬處為6235mm，網(wǎng)帶寬度5250mm)。它除裝備了與前述波曼電退火爐一 樣的基本部件——電加熱元件、鼓風(fēng)機之外，還有用作“熱量回收”的第6段上方的排氣 風(fēng)機和第7、8段上方的吸氣風(fēng)門(mén)�？客嘶馉t上方循環(huán)風(fēng)機的鼓風(fēng)作用，吸氣風(fēng)門(mén)從外部 空間向爐膛吸進(jìn)冷氣，建立起使氣流吹向熱端的正壓(為保證正壓的建立，退火爐爐膛的冷 端出口門(mén)須盡可能關(guān)閉，高于制品5～10mm，而熱端入口門(mén)開(kāi)得非常大，高于制品50～70m m)。通過(guò)調節排氣風(fēng)機的風(fēng)門(mén)開(kāi)度，調節吹向熱端的氣流量(逆向氣流量)(圖10)。  　

     PENNEKAMP電加熱退火爐(控制段)設備對吸氣風(fēng)門(mén)和排氣風(fēng)門(mén)開(kāi)度的調節，是由可編程控器輸出端輸出信號接通電動(dòng)執行機構的 正反轉回路進(jìn)行的(這個(gè)電路從略)。該退火爐的可編程控器系統部件包括：PLC-5/11可編程 控器，Panelvi ew1200操作員接口，32位數字輸入卡(2塊)，32位數字輸出卡(4塊)及模擬輸入卡(1塊)。其 基本構成與前述波曼 系統相同，只是由于所用I/O模塊的不同，熱電偶毫伏信號需經(jīng)專(zhuān)項使用器件轉換后才接到 模擬輸入卡，對晶閘管的控制信號則是來(lái)自數字輸出卡的“開(kāi)關(guān)”信號，而不是連續信號。   　

     PENNEKAMP電退火爐熱風(fēng)循環(huán)技術(shù)可編程控器內部的“熱量回收”梯形圖邏輯的基本點(diǎn)，是根據#1段、#5段和#8段的溫 度 確定排氣風(fēng)門(mén)和吸氣風(fēng)門(mén)的開(kāi)度以控制逆向氣流量。例如，當#1段溫度低于下限，應增加 逆向氣流量(關(guān)小排氣風(fēng)門(mén))，使#3、#4及#5段的熱量向熱端回送。當#1段溫度上升 到高于下限值，而此時(shí)#3、#4及#5段的溫度若仍高于上限，則應繼續保持非常大的逆向 氣流量，以回送多余的熱量(減少#1段從電加熱元件吸取的熱量)。至#5段溫度低于下限 值時(shí)，才減少逆向氣流量(開(kāi)大排氣風(fēng)門(mén))，以讓#5段溫度回升。由于#8段溫度受冷端噴 涂 的溫度制約需保持在一定數值，故吸氣風(fēng)門(mén)應隨#8段溫度的升降而開(kāi)大或關(guān)小。而吸氣風(fēng) 門(mén)開(kāi)度的變化又會(huì )影響到逆向氣流量，故在吸氣風(fēng)門(mén)開(kāi)度變化的同時(shí)，排氣風(fēng)門(mén)的開(kāi)度應隨 之相應變化，以保持根據#1段和#5段溫度所確定的逆向氣流量不變。