試論PLC在感應加熱裝置上的應用

胡天博 秦施

沈陽中航機電三洋制冷設備有限公司 遼寧沈陽 110000

PLC技術因其控制器可編程功能，具有高效、便捷、易操作等優(yōu)勢，從而在控制領域、工業(yè)領域得到普及應用。一般來說，感應加熱裝置因控制相對簡單，相關機械設備種類較少，從而無法使用PLC進行溫度控制。近年來自動化技術的發(fā)展，生產(chǎn)線隨之遞增，從而工業(yè)領域中逐漸應用PLC，以此提升工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量，實現(xiàn)溫度精準控制。

1 感應加熱裝置系統(tǒng)

想要確保釬焊質(zhì)量達到合理參數(shù)范圍，便需要在焊接溫度方面加以控制。在結(jié)合銀點和觸指時需根據(jù)釬焊質(zhì)量自動控制焊接溫度，以確保觸頭質(zhì)量達到預期理想要求。焊接觸頭需要通過高頻加熱后利用陶瓷棒進行敲擊，但焊接時存在較高溫度，從而需要利用噴水冷卻，焊接周圍存在煙霧、焊渣與蒸汽等物質(zhì)，且焊接范圍相對較小，在加熱線圈和工件之間只有狹小的空間，從而需要技術人員在測溫時滿足環(huán)境需求。當處于惡劣環(huán)境下，可采用德國IMPAC公司的IGA5MB20非接觸式紅外光導纖維輻射測溫技術。IGA5M20具有較寬的溫度檢測范圍（250-3000℃），極小的溫度檢測光斑，最小可達2mm，測量的準確性很高，2ms的反應時間，便于檢測加熱時溫度峰值的速度。且該技術存在定位功能與激光效果，溫度檢測時可在加熱位置通過光斑進行定位，由此確保溫度檢測準確。同時，檢測距離為4m左右，鏡頭可避免水蒸氣影響，在惡劣環(huán)境下也具備IP65防護能力，確保工作順利。此外，該技術具備自帶串口，可連接PC，通過InfraWin對模擬量輸出、曝光時間與發(fā)射率等參數(shù)進行精準調(diào)控，并根據(jù)趨勢圖中的溫度變化情況對測溫過程進行合理分析[1]。

2 PLC系統(tǒng)選型

PLC作為感應加熱裝置的控制核心處，對整個控制環(huán)節(jié)具有決定性作用，其硬件系統(tǒng)主要由電源借口、輸出借口、輸入借口與CPU共同組成，選取PLC硬件型號應充分考慮硬件通信口、運算能力、I/O點數(shù)與存儲量等。同時，選取PLC之前要根據(jù)實際要求計算I/O點數(shù)，用于設置模塊擴展與選取型號，在在滿足系統(tǒng)要求的前提下，盡可能選取造價低廉的PLC。根據(jù)PLC的選型原則，系統(tǒng)選擇了SiemensS7-200型PLC，其外部擴展一個具有4路模擬量輸入、一路模擬量輸出的EM235模塊。PLC與上位機（PC）的通信采用點對點的PPI協(xié)議，PLC作為從站，PC機作為主站，使用PPI電纜把PLC的R S-485通信接口與PC機的R S-232通信接口連接起來。

2.1 選擇氣缸型號

選擇缸徑為63mm的雙作用氣缸，選用2位5通電磁閥控制氣缸的供氣。

2.2 選擇中頻電源

被加熱鍛件為中小型棒料，故系統(tǒng)采用功率為250kW、頻率為2500Hz的中頻電源。

2.3 選擇檢測設備

選擇PLC溫度設備可應用I R TX-4CK，利用紅外技術進行溫度檢測，該系統(tǒng)由數(shù)字技術與紅外探頭構成，可顯示溫度、變換溫度與測量溫度，還具備數(shù)字濾波和調(diào)校效果。同時，該技術可輸出2點報警，自由選擇下限報警和上限報警等方式?？稍诠I(yè)環(huán)境內(nèi)進行安裝，因工業(yè)干擾相對較強，報警靈敏度可滿足其應用需求，它可設置輸出效果，它能獨立設置變送輸出，并以標準電壓、形式輸出測量、變換后的輸出顯示值，同時它在工業(yè)現(xiàn)場也具有優(yōu)良的防護能力。

3 PLC在感應加熱裝置上的應用方法

3.1 感應裝置調(diào)整

想要精準控制PCL感應加熱設備裝置溫度，避免完成焊接后功率輸出突然中斷導致溫度過強問題，可將溫度值設定在溫度調(diào)整結(jié)束與溫度開始調(diào)整的上下區(qū)間內(nèi)，確保焊接功能分為三段。如若焊接中實際溫度相比開始溫度低，焊機可持續(xù)輸出恒定功率，確保短時間內(nèi)加熱裝置達到設定的溫度值區(qū)間。當加熱裝置溫度相比開始溫度較高時，感應裝置輸出功率則由設定功率斜率下降，至溫度滿足溫度設定需求后完成，以避免溫度過沖問題。當設定溫度與當前溫度一致，因為之間的調(diào)節(jié)情況會導致溫度發(fā)生升幅，直至解決溫度調(diào)整后的整個過程內(nèi)，輸出功率保持在低區(qū)間情況下根據(jù)相應等差斜率來保持溫度。如當前溫度與結(jié)束溫度一致則輸出功率會發(fā)生切斷，由此結(jié)束溫度調(diào)整[2]。

3.2 溫度控制方法

在控制PLC感應加熱裝置溫度時會涉及到很多參數(shù)信息，不僅存在模擬量輸入所反饋的溫度值與模擬量輸出給定的熱功率，其他參數(shù)也需要根據(jù)工藝需求及時調(diào)整。將溫度通過程序反饋后通過整數(shù)轉(zhuǎn)實數(shù)移入中間變量，在實數(shù)轉(zhuǎn)整數(shù)后以中間變量作為功率給定值進行模擬輸出，焊機感應加熱裝置只能作為百分數(shù)功率給定指。當中間變量通過實數(shù)型表示低于600℃溫度時，則以50%功率恒定輸出。想要避免在此過程中發(fā)生溫度沖突問題，當溫度到達630℃時，焊機就以等差比為4的斜率減小焊接功率，即在630～640℃內(nèi)，溫度每上升1℃，功率輸出減小4%，直到焊接溫度到達設定值640℃。焊接功率下降不能太快也不能太慢，可以根據(jù)工藝要求進行調(diào)整。例如差值在4%時，需根據(jù)生產(chǎn)工藝對溫度控制時間與溫度值需求進行控制，以確保產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。如若設置值保持在640℃時，則產(chǎn)品焊接功率則以2的數(shù)值斜率從等差比輸出功率10%開始進行功率縮減。即在640-645℃內(nèi)，溫度每上升1℃，功率輸出減小2%，如若感應加熱裝置中溫度結(jié)束值為645℃，則焊接功率將回歸0數(shù)值，確保后續(xù)焊接工作保溫時間足夠。

4 結(jié)語

PLC感應加熱裝置可通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)溫度加熱，應用測溫技術在紅外檢測下精準測量工件溫度，有效打破傳統(tǒng)肉眼判斷方式，無法精準測量工件溫度的問題，促使企業(yè)可有效規(guī)范熱處理加工工藝，利用該技術為后續(xù)生產(chǎn)與鍛造提供更高效率。通過實踐表明，應用感應加熱裝置具有較高的穩(wěn)定性、持續(xù)性與安全性，效果較為顯著。