UDC控制儀表、DPR記錄儀表在熱處理設(shè)備中的應(yīng)用

江智軒

(昌河飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，江西 景德鎮(zhèn) 333002)

1 UDC系列控制儀表概述

霍尼韋爾UDC系列控制儀表是一種基于微處理器的獨(dú)立控制器，具有高性能、高精度、操作簡(jiǎn)單、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。輸入信號(hào)多樣化，可連接熱電偶、熱電阻等溫度傳感器以及真空、壓力等傳感器；輸出信號(hào)類型可選擇繼電器、電流、SSR等多種模式；同時(shí)具有程序段設(shè)定、報(bào)警、多回路控制、雙重控制等功能，可以實(shí)現(xiàn)溫度、壓力及其他過(guò)程變量的完美控制[1]，在昌河飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司的各種熱處理設(shè)備上已經(jīng)廣泛應(yīng)用。霍尼韋爾溫控儀表主流型號(hào)有UDC1200、UDC2500、UDC3300以及UDC3500，可根據(jù)熱處理設(shè)備實(shí)際控制類型進(jìn)行選型，在儀表內(nèi)部完成相關(guān)參數(shù)設(shè)定組態(tài)后進(jìn)行應(yīng)用。

以UDC2500型號(hào)為例，儀表外觀如圖1，組態(tài)參數(shù)菜單如圖2。通過(guò)Setup按鍵可以進(jìn)行主菜單選擇、Function按鍵進(jìn)行子菜單選擇、上下按鍵調(diào)整參數(shù)值、Display按鍵用于儀表下排顯示參數(shù)切換、M-A Reset用于手自動(dòng)交替選擇及重置限位繼電器、SP Select用于設(shè)定程序啟動(dòng)，儀表操作簡(jiǎn)便，且各型號(hào)儀表操作及參數(shù)設(shè)置方法大同小異。參數(shù)設(shè)定過(guò)程中主要使用到TUNING(PID參數(shù)設(shè)定)、OUTALG(輸出類型選擇)、INPUT(輸入信號(hào)設(shè)定)、CONTRL(控制參數(shù)設(shè)定)、COM(通訊參數(shù)設(shè)定)等幾個(gè)菜單。

圖1 UDC2500控制儀表Fig.1 Control instruments of UDC2500

圖2 UDC2500組態(tài)參數(shù)表Fig.2 UDC2500 parameter list

2 UDC系列控制儀表應(yīng)用案例

2.1 法國(guó)ETUVES烘箱UDC1200控制儀表的應(yīng)用(溫度控制)

該設(shè)備使用J型鎧裝熱電偶作為控溫?zé)犭娕?，在爐膛上方具有4個(gè)加熱單元、4個(gè)循環(huán)風(fēng)機(jī)以及4個(gè)冷卻排風(fēng)機(jī)，控溫系統(tǒng)由4塊獨(dú)立的UDC1200儀表單獨(dú)進(jìn)行控制。該儀表使用了1組信號(hào)輸入端子，3組信號(hào)輸出端子，1組通訊端子。輸入端子連接爐內(nèi)控溫?zé)犭娕紲囟刃盘?hào)，3組輸出信號(hào)分別用于控制SSR通斷進(jìn)行加熱、爐內(nèi)冷卻風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)停止以及傳輸溫度信號(hào)至記錄儀表進(jìn)行打印。當(dāng)爐內(nèi)溫度小于儀表設(shè)定值時(shí)，儀表輸出信號(hào)至SSR固態(tài)繼電器控制其接通啟動(dòng)加熱[2]，通過(guò)P、I、D參數(shù)綜合控制使升溫不過(guò)沖、保溫穩(wěn)定，需要降溫時(shí)儀表停止加熱輸出；同時(shí)輸出信號(hào)使冷卻風(fēng)機(jī)交流接觸器吸合，冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)將爐內(nèi)熱量排出，實(shí)施降溫。該儀表能夠通過(guò)RS485通訊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸[3]，通過(guò)上位機(jī)編寫工藝程序，并實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度數(shù)據(jù)。UDC1200儀表控制系統(tǒng)示意圖如圖3。

圖3 UDC1200控制溫度示意圖Fig.3 Schematic diagram of UDC1200 temperature control

2.2 美國(guó)威斯康辛烘箱UDC2500控制儀表的應(yīng)用(溫度及真空控制)

該設(shè)備用于復(fù)合材料的膠接固化，在加熱系統(tǒng)的基礎(chǔ)上還配備了一套抽真空系統(tǒng)，用于復(fù)合材料真空袋抽真空。加熱控制系統(tǒng)與真空控制系統(tǒng)均使用UDC2500系列儀表進(jìn)行控制，但儀表內(nèi)部所帶模塊組件有所不同。加熱系統(tǒng)使用UDC2500-C0系列儀表，使用1組輸入2組輸出，輸入端子連接爐內(nèi)控溫?zé)犭娕紲囟刃盘?hào)，2組輸出端子分別用于輸出4～20 mA電流至調(diào)功器控制加熱電流[4]以及輸出控制排氣風(fēng)門開啟閉合的輔助信號(hào)，溫控儀表控制系統(tǒng)示意圖如圖4。真空控制儀表使用UDC2500-EE系列儀表，雙機(jī)電繼電器輸出。當(dāng)真空度低于設(shè)定值時(shí)，儀表繼電器1閉合，抽真空電磁閥通電打開，開始抽真空。當(dāng)真空度大于設(shè)定值時(shí)，繼電器1斷開，繼電器2閉合，進(jìn)氣閥通電打開，開始通大氣降低真空度。 真空控制儀表控制系統(tǒng)示意圖如圖5。

圖4 UDC2500溫度控制示意圖Fig.4 Schematic diagram of UDC2500 temperature control

圖5 UDC2500真空控制示意圖Fig.5 Schematic diagram of UDC2500 vacuum control

2.3 德國(guó)肖茨熱壓罐(溫度控制)

德國(guó)肖茨熱壓罐采用UDC2500系列儀表作為控溫表，輸出類型選擇單回路4～20 mA電流輸出。當(dāng)儀表輸出≥50%時(shí)，輸出12～20 mA電流至轉(zhuǎn)換器，等量變換為4～20 mA至調(diào)功器開始加熱；儀表輸出≤50%時(shí)，輸出4～12 mA電流至兩個(gè)口徑不同的冷卻閥組，用于保溫調(diào)節(jié)及冷卻，儀表控制示意圖如圖6。

圖6 熱壓罐UDC2500溫度控制示意圖Fig.6 Schematic diagram of UDC2500 temperature control for the autoclave

綜上對(duì)3種熱處理設(shè)備上的霍尼韋爾UDC控制儀表的應(yīng)用情況進(jìn)行了簡(jiǎn)單說(shuō)明，通過(guò)應(yīng)用UDC系列儀表，溫度、真空、壓力等過(guò)程變量均能夠達(dá)到良好的控制效果，到達(dá)工藝設(shè)定點(diǎn)不過(guò)沖且能夠保持穩(wěn)定。當(dāng)然還有其他多種應(yīng)用場(chǎng)合，需要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)儀表內(nèi)部模塊、參數(shù)進(jìn)行相關(guān)更改。

3 DPR記錄儀表概述及應(yīng)用

霍尼韋爾DPR系列有紙記錄儀是一款多通道、高精度的工藝圖表記錄儀器，記錄精度達(dá)到0.05%，同時(shí)最多可提供64路信號(hào)輸入通道，可連接熱電偶、熱電阻、mV、mA、V等多種模擬量，對(duì)應(yīng)量程可在相應(yīng)范圍內(nèi)任意設(shè)置。目前我公司固化爐、熱壓罐、空氣爐、真空爐等大部分熱處理設(shè)備均在使用DPR250有紙記錄儀表(記錄紙寬度250 mm)作為零件工藝圖表打印記錄儀器，見圖7。

圖7 DPR系列記錄儀表Fig.7 DPR series recorder instrument

該儀表使用較為簡(jiǎn)單，調(diào)試人員設(shè)置好相關(guān)通道參數(shù)后，設(shè)備操作人員只需要通過(guò)F1按鍵啟動(dòng)/停止打印即可，啟動(dòng)后儀表會(huì)自動(dòng)打印記錄傳感器數(shù)據(jù)變化過(guò)程。以設(shè)置儀表通道輸入類型為例(每個(gè)通道號(hào)都需要單獨(dú)設(shè)置參數(shù))，在儀表后端連接好信號(hào)線路后，通過(guò)SET UP按鍵進(jìn)入READ/WRITE-ANALOG INPUT模擬量輸入菜單對(duì)SENSOR(傳感器類型)、RANGE(傳感器量程)、HIGH VALUE、LOW VALUE(傳感器數(shù)值上下限)、BURNOUT(斷路報(bào)警類型)等子菜單進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成設(shè)置后通過(guò)DISPLAY按鍵回到初始界面，在儀表顯示面板上對(duì)應(yīng)的通道號(hào)中能夠正常顯示傳感器數(shù)值。但目前霍尼韋爾DPR系列有紙記錄儀已經(jīng)停產(chǎn)多年，電氣備件基本無(wú)法采購(gòu)，一旦損壞只能升級(jí)為無(wú)紙記錄儀，或者利用其他品牌的有紙記錄儀進(jìn)行替代更換，所以針對(duì)DPR有紙記錄儀日常的維護(hù)保養(yǎng)工作，作以下簡(jiǎn)單介紹：

1)使用專用清洗劑及潤(rùn)滑脂定期清洗連接桿并潤(rùn)滑機(jī)架襯套，如圖8所示，該裝置在打印過(guò)程中需要頻繁移動(dòng)，潤(rùn)滑不良、灰塵過(guò)多時(shí)移動(dòng)會(huì)有異響，同時(shí)影響打印圖表質(zhì)量。

圖8 機(jī)架襯套Fig.8 Frame bushing

圖9 色帶與打印頭Fig.9 Ribbon cartridge and print head

2)定期清潔打印頭，打印頭長(zhǎng)期與色帶接觸后顏料會(huì)附著在打印頭部，如圖9所示，容易打花工藝圖表，需要定期使用酒精等溶劑清潔打印頭與色帶接觸的部位。

3)定期檢查傳動(dòng)皮帶松緊情況，可以通過(guò)啟動(dòng)操作面板上的PRINT-邏輯抽點(diǎn)打印功能，儀表會(huì)有序的自動(dòng)打印所有通道的測(cè)量數(shù)據(jù)，打印出的數(shù)據(jù)應(yīng)排列整齊，若傳動(dòng)皮帶存在老化松動(dòng)現(xiàn)象，則打印出的數(shù)據(jù)排列會(huì)有偏差，此時(shí)應(yīng)盡快更換傳動(dòng)皮帶。

4)定期進(jìn)行打印精度自校準(zhǔn)工作(至少每月檢查一次)，此類有紙記錄儀表長(zhǎng)期使用后必然存在打印誤差，可以通過(guò)儀表自帶的SERVICE-PRINTER菜單對(duì)0%刻度與100%刻度進(jìn)行打印精度進(jìn)行檢查與自校準(zhǔn)工作。

4 總結(jié)與展望

本文對(duì)霍尼韋爾UDC控制儀表及DPR記錄儀表在熱處理設(shè)備上的實(shí)際應(yīng)用和維護(hù)做了簡(jiǎn)單的介紹。值得一提的是目前熱處理設(shè)備記錄儀表中無(wú)紙記錄儀的應(yīng)用已成為發(fā)展趨勢(shì)，其具備集成度高、日常維護(hù)少、可靠性高、通訊穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)[5]，已經(jīng)逐漸取代各品牌的有紙記錄儀表，昌河飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司也在進(jìn)行有紙記錄儀改造計(jì)劃，努力提前做好設(shè)備預(yù)防性維修工作。