玻璃生產(chǎn)線溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2025-07-07 14:54本頁(yè)面
【正文】 工作原理在退火窯內(nèi)采用紅外測(cè)溫儀來(lái)檢測(cè)窯內(nèi)的溫度值是最理想的，但是由于紅外測(cè)溫儀的價(jià)格昂貴，不宜廣泛采用，因此在目前的工業(yè)中普遍采用熱電偶來(lái)檢測(cè)退火窯內(nèi)的溫度值。但可以用一臺(tái)紅外測(cè)溫儀作為校核使用，其他幾處仍采用熱電偶來(lái)進(jìn)行測(cè)量。由于熱電偶具有價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定、無(wú)需額外供電、測(cè)量溫度范圍廣且適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，因此其在溫度控制測(cè)量的領(lǐng)域應(yīng)用較廣。熱電偶溫度測(cè)量的原理是：當(dāng)其一端受到熱量時(shí)，在熱電偶的電路中就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，可以由測(cè)量的電勢(shì)差來(lái)計(jì)算所測(cè)的溫度值，并通過(guò)電路設(shè)備直觀地顯示出溫度值。當(dāng)然，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)也是其廣泛應(yīng)用的另一個(gè)主要原因。 熱電偶在退火窯內(nèi)的位置及其控制接線如下圖32所示： 圖32 熱電偶在退火窯內(nèi)的位置及其控制接線圖 周波控制系統(tǒng)的組成、原理及性能分析周波控制系統(tǒng)是由周波控制器、晶閘管（可控硅）、熱電偶檢測(cè)裝置和電加熱裝置等組成。熱電偶檢測(cè)裝置檢測(cè)的溫度值如果不在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，周波控制器則控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而使電路中輸出的電壓發(fā)生變化，這將影響固態(tài)繼電器的通斷，從而控制電加熱裝置的加熱狀態(tài)，使控制的溫度達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)。圖33 周波控制系統(tǒng)的組成框圖 實(shí)測(cè)溫度值與設(shè)定值都輸送到周波控制回路，經(jīng)周波控制回路處理后，控制電加熱器的加熱狀態(tài)。例如：當(dāng)實(shí)測(cè)退火窯內(nèi)溫度值較設(shè)定值高時(shí)，周波控制器則減少晶閘管的導(dǎo)通角，電路中輸出脈沖電壓減小，從而使電加熱器的加熱能力減小，使窯內(nèi)的溫度趨于設(shè)定值。周波控制器是目前工業(yè)電加熱系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的信號(hào)處理器，它能接受PWM或4~20mA的輸入，具有手動(dòng)操作和輔助功率調(diào)整功能[13]。其原理框圖如34所示：圖34 周波控制系統(tǒng)的原理框圖周波控制器帶有手動(dòng)功能的接線裝置，其中輸出用外接手動(dòng)電位器調(diào)整，主要用于設(shè)備調(diào)試與儀表出現(xiàn)故障時(shí)的手動(dòng)控制。手動(dòng)功能還可以用于功率限制與平衡起動(dòng)。由于手動(dòng)功能只能限制功率，不能限制電流，故在線路中采用互感器來(lái)檢測(cè)負(fù)載電流，方便及時(shí)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整[14]。 溫度控制系統(tǒng)的硬件組成及性能分析由以上可以得出本設(shè)計(jì)中退火窯的溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要由可編程控制器（PLC）、變頻器、熱電偶、周波控制系統(tǒng)及其一些輔助設(shè)備組成。通過(guò)以上各部件的組合及靈活協(xié)調(diào)作用，使得退火窯內(nèi)的溫度得以有效的控制，并且保證各部分有條不紊地運(yùn)行，達(dá)到安全起動(dòng)、停止、檢測(cè)、預(yù)警的控制系統(tǒng)。其中PLC的引用使得整個(gè)控制系統(tǒng)更加靈活、準(zhǔn)確。在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)更加體現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制，完全符合現(xiàn)在設(shè)計(jì)理念及要求。適宜在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中推廣運(yùn)行。當(dāng)然，還有一些不足之處，有待于進(jìn)一步完善、調(diào)整及改進(jìn)。其中溫度控制系統(tǒng)的硬件組成的整體框圖如圖35所示：圖35 溫度控制系統(tǒng)的硬件組成整體框圖 軟件部分的組成及分析溫度控制系統(tǒng)的軟件部分是整個(gè)控制系統(tǒng)的靈魂。軟件部分的好壞、優(yōu)良完全決定著整個(gè)控制系統(tǒng)的性能好壞，也決定著整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備是否符合投資運(yùn)行的條件及標(biāo)準(zhǔn)，更進(jìn)一步影響著整個(gè)工廠的生產(chǎn)效益。軟件部分的組成簡(jiǎn)單概述為：順序功能圖、梯形圖和指令表。順序功能圖主要是用來(lái)提供軟件設(shè)計(jì)的思路及每一步指令之間的邏輯關(guān)系。從順序功能圖中可以分析出各個(gè)指令之間的合理性、有效性及準(zhǔn)確性，有助于對(duì)下一步設(shè)計(jì)的完善、更改提供指導(dǎo)性的思路與方向?？梢哉f(shuō)順序功能圖是軟件設(shè)計(jì)的第一步。 順序功能圖圖36 順序功能圖由順序功能圖得到的梯形圖如圖37所示： 圖37 梯形圖由梯形圖可以得到相應(yīng)的指令表，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。對(duì)于在生產(chǎn)中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題，也可以通過(guò)修改梯形圖來(lái)進(jìn)行完善，從而保證整個(gè)控制更加靈活可靠。設(shè)計(jì)后的退火窯，有更強(qiáng)的綜合能力，可以對(duì)絕大多數(shù)玻璃制品進(jìn)行退火。在提高生產(chǎn)線生產(chǎn)效率的同時(shí)，也使退火窯的退火質(zhì)量得以優(yōu)化。 第四章 結(jié)論玻璃生產(chǎn)線退火窯及其溫度控制系統(tǒng)涉及到硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分。本文根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外退火窯輸送裝置單一的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套功能更全面的三維轉(zhuǎn)換輸送裝置，在滿足設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，引進(jìn)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)來(lái)靈活控制在實(shí)際生產(chǎn)中所需要的輸送狀態(tài)。由于復(fù)合型輸送裝置體積和質(zhì)量的增加，在中心轉(zhuǎn)軸兩端均增加齒輪副機(jī)構(gòu)。在保證轉(zhuǎn)矩的情況下，使控制過(guò)程更加靈活、準(zhǔn)確。這一功能的引進(jìn)，使其可以針對(duì)更多類(lèi)型的玻璃制品進(jìn)行退火，綜合性能大大提高。在溫度控制系統(tǒng)方面，雖然退火窯各區(qū)溫度控制的范圍不同，對(duì)玻璃制品退火應(yīng)力的產(chǎn)生影響不同，但是各區(qū)采取相同的周波控制系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)各區(qū)溫度的合理控制。在速度控制方面，采用PLC和變頻器進(jìn)行控制，使輸送裝置的速度得以靈活調(diào)節(jié)，滿足不用輸送裝置下需要不同速度的要求。當(dāng)然本設(shè)計(jì)還有一些不足之處，在對(duì)玻璃制品退火后的應(yīng)力檢測(cè)方面以及在各溫度區(qū)之間增加解耦系統(tǒng)來(lái)解除各溫度區(qū)之間的耦合方面都待于完善和改進(jìn)。但是，由于自己知識(shí)的欠缺，對(duì)以上不足還不能給予合理的設(shè)計(jì)與完善，需要研究人員進(jìn)行彌補(bǔ)?？傊ㄟ^(guò)指導(dǎo)老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的指導(dǎo)，使我對(duì)退火窯及其溫度控制系統(tǒng)有了更深入的了解，在鞏固所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也使我對(duì)本設(shè)計(jì)有了更深的認(rèn)識(shí)。 參考文獻(xiàn)[1]黃孫愷,、B、C三區(qū)空間控制溫度的理論計(jì)算[J].:2224[2][J].:1630[3][J].:610[4][J].河南城建高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),2001:100124[5][J].秦皇島:燕山大學(xué),2006:3138[6][J].:2834[7][M].:3646[8][J].建材技術(shù)與應(yīng)用,2004:5573[9][M].武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1996:627[10]吳劍鋒,[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2004:3537[11]王新國(guó),[J].電氣開(kāi)關(guān),2002:2426[12][J].應(yīng)用能源技術(shù),2008:1314[13][M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008:104154[14]濮良貴,[M].高等教育出版社,2010:165166[15][M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005:4350[16]Mitsubishi Electric. Hardware ManualFx2N series Programmable controllers [J].2000:99120[17]Mitsubishi Electric. Programming manual II the FX series of Programmable controllers(Fx1s, Fx1N,Fx2n,Fx2NC) [J].2000:7598[18] Rockwell Automation. Remote I/O Adapter Module User Manual [M].2003:2165
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