垂熔爐是生產鎢鉬條的關鍵設備。長期生產表明:垂熔工藝的好壞直接影響鎢鉬條的質量,要生產高質量的鎢鉬條,就必須嚴格控制垂熔工藝過程,因此,必須對垂熔工藝的操作過程進行嚴格的控制,以確保垂熔工藝的質量。傳統的垂熔工藝是指在氫氣的保護下,讓數百安至數千安電流通過鎢鉬條而產生高溫。控制不同的電流和時間,就能間接控制垂熔溫度,但存在以下幾方面難以克服的問題:(1)電流控制誤差超出±50A,難以保證產品質量;(2)產品質量一致性差;(3)工人操作時間長,勞動負荷大;(4)難以實現均衡用電等。80年代初,部分工廠已開始從事“自動垂熔”的研制工作,但是,由于客觀條件的限制,始終沒有取得突破性的進展。近年來,國內少數鎢鉬絲生產廠家從國外引進了成套垂熔爐裝置,使用效果較好。但是國外商家只提供少量技術資料及備品、備件,無疑,這對于工廠可持續生產和設備維修極為不利。針對以上這些問題,我們將STD總線工業控制機應用于垂熔爐上,取得了成功。
1 系統構成
整個系統主要由奔騰586微機、STD總線工業控制機、感應調壓器、實時顯示器、打印機、垂熔爐等部分組成,并保留了手動操作電路和電壓表、電流表。系統結構框圖如圖1所示。上位機為奔騰586微機,主要對垂熔爐系統進行監控和管理,如修改或設定工藝曲線,實時顯示垂熔爐參數(電流、電壓、時間)、工藝流程、故障狀態、統計及打印報表等。下位機為STD總線工業控制機,每臺控制機控制4臺垂熔爐,整個系統實現32臺垂熔爐的群控。同時通過鍵盤實現工藝設定或修改工藝曲線等功能,并保持同上位機通信聯絡。
2 系統軟件
垂熔爐溫度控制系統軟件由上位機和下位機兩部分構成。上位機管理程序設計成模塊結構,這樣易于擴展。管理程序由8086匯編語言、dBASEⅢ、dBASE-plus和BASIC共3種語言編制。其中菜單1部分由8086匯編語言編制,菜單2(工藝管理)部分由dBASEⅢ和dBASE-plus語言編制,菜單3及菜單4(監控管理)部分由BASIC編制。管理程序操作采取由上至下逐級菜單提示方式,用戶只需簡單的操作便可對垂熔爐工作過程實行監控。上位機3部分程序框圖詳見圖2。下位機主程序流程圖見圖3。
3 可靠性措施
為了適應控制現場灰塵多、高溫、有害氣體和各種電磁干擾,進一步提高整個系統的可靠性,本系統采取了以下措施。
(1)電源的濾波和輸入、輸出信號的處理
在電源進線處,設有隔離變壓器以及高抗干擾穩壓電源,開關量輸入、輸出通道,模擬量輸入、輸出通道,與繼電器的連接通道都設置了光電隔離器,這樣可將從電網竄入的干擾濾除,特別是當主回路啟停,繼電器吸合等電流沖擊時,系統均能正常工作。
(2)克服慣性超調
本系統采用以下幾種方法消除電流振蕩:1)軟件實現分段調節電流;2)軟件設置使工作電流在±20A范圍內波動時,系統不予調節;3)在A/D的輸入端接入濾波電容,濾去瞬變干擾信號。
(3)接地處理
在有模數轉換的地方特別要注意模擬地和數字地問題,同時,為了保證整個系統可靠地工作,還要防止系統各部分電路共地。為此,本系統采用浮地式接地,上位機電源與各接口電路板不共地,系統模擬地與數字地徹底分開。
4 結束語
STD總線工業控制機應用于垂熔爐的自動控制系統,這在國內屬于首次。STD總線控制機把操作工人從緊張而單調的重復勞動中解放出來,一人可操作4臺垂熔爐,而手工操作時,一人只能操作1臺,并且工藝過程中消除了人為因素的影響,用計算機執行垂熔工藝,時間控制相當準確,電流控制誤差范圍不超出±20A,自動垂熔爐生產出來的鎢鉬條表面光潔,收縮均勻,比重合格,無欠熔或過熔現象,一次合格率高,加工性能好。