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計算機自動化控制技術在燃氣爐熱處理工藝過程的應用 ——工控機PC+PLC控制技術
計算機自動化控制技術在燃氣爐熱處理工藝過程的應用
——工控機PC+PLC控制技術
利用計算機的存儲功能，可將各類工件的最佳熱處理工藝存入存儲器，當輸入熱處理工件的參數(shù)后，計算機便能自動控制過程。 武漢電爐廠優(yōu)先于很多企業(yè)將計算機應用到了燃氣爐的熱處理工藝過程中。如：控制氣體滲氮、氣體滲碳和感應加熱表面淬火等工藝過程。計算機控制滴注式氣體滲碳的軟件程序，它能夠準確控制氣體滲碳時的加熱溫度、加熱時間、爐內壓力及氣氛碳勢等。使用計算機還可以對多臺設備實行群控，既保證熱處理質量，又能提高生產(chǎn)效率。由于實現(xiàn)了熱處理過程自動化和集中監(jiān)督，從而消除因操作人員水平不同或其他人為因素引起質量波動，有利于穩(wěn)定熱處理質量。
一、計算機自動控制原理
可以采用工控機PC和可編程控制器(PLC)來實現(xiàn)燃氣爐的自動控制，以提高設備運行品質和工件過程的合理、精準性，燃氣爐運行自動控制應實現(xiàn)爐內壓力、燃燒過程、預熱系統(tǒng)和其他機械部分運動狀態(tài)的自動控制，為了實現(xiàn)高精度爐溫控制，宜采用溫度信號單燒嘴控制，即每只燒嘴配制一只雙芯熱電偶，一只熱電偶溫度信號用于運行控制，另一只熱電偶溫度信號進行溫度曲線記錄，從而實現(xiàn)單區(qū)域燒嘴調控。
采用工控機作為人機對話和管理層，信號處理及控制過程通過PLC實現(xiàn)，工控機和PLC通過組態(tài)軟件包聯(lián)接，控制信號經(jīng)過放大后，驅動電動執(zhí)行器中的兩相伺服電動機或電磁閥，帶動蝶閥或調節(jié)閥實現(xiàn)燃燒系統(tǒng)自動控制。在自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，還可以采用電動操作器將伺服機構轉換為手動操作，充分保證加熱爐安全運行。
二、 武漢電爐廠的計算機控制系統(tǒng)在燃氣爐中的應用
系統(tǒng)擁有自動點火程序控制、熄火、回火自動監(jiān)測保護及報警等多項多層次安全保護措施，燃燒系統(tǒng)由燒嘴、火焰監(jiān)測器，點火變壓器，以及燒嘴智能控制系統(tǒng)構成。
每套高速自控燒嘴都配有燒嘴控制器,與西門子PLC-DCS系統(tǒng)連接。在DCS系統(tǒng)中完成吹掃、點火、大/小切換和火焰檢測、熄火保護等功能,現(xiàn)場控制器則完成點火、火檢和現(xiàn)場調試等功能。在HMI工作站上均設有顯示爐內工況圖，可直接操作各燒嘴的點火、小火、大火控制和觀察工況并顯示燃氣壓力，風壓力，燃氣實時流量，累計流量等參數(shù)。
各燒嘴都有熄火報警裝置,實現(xiàn)自動熄火監(jiān)控和斷電關閥保護功能，一旦燒嘴熄滅火或燃燒不好，DCS控制系統(tǒng)就會立即切斷嘴前天然氣閥并報警。同時，所有閥門采用電關式，一旦停電就會自動切斷閥門，防止產(chǎn)生安全事故。
各燒嘴的開關，大/小火，熄火狀態(tài)等信號均通過DCS I/O模塊傳送給上位西門子PLC系統(tǒng)，并在HMI工作站上實行監(jiān)控。
燃燒控制采用大小火能級PID調節(jié)方式。由于采用西門子PLC(精度為16位)控制系統(tǒng),實現(xiàn)一支熱電偶控制一臺燒嘴(熱電偶布置在燒嘴對側爐體下部)的最佳控制方案,爐子燃燒系統(tǒng)的波動及慣性極小,爐溫的變化趨勢平穩(wěn),因此,在爐體密封性能好,系統(tǒng)正常的情況下,不論在低溫控制區(qū)、加熱保溫后期均能保證控溫熱電偶的溫度均勻性在±10℃間,從而保證有效加熱區(qū)的溫度均勻性達到工藝要求。
當溫度調節(jié)器（溫控器PID）輸出信號MV在：0～100%范圍變化時，輸出分配器根據(jù)爐膛溫度，將MV值轉換為大小火脈沖值。然后，經(jīng)過脈寬調制器，將控制脈沖發(fā)到相應的空/天然氣的閥門控制執(zhí)行機構。最終完成閥門的開/閉。從而達到我們控制爐溫的目的。
燃氣爐自動控制系統(tǒng)
系統(tǒng)總貌畫面
安全連鎖畫面
