智能儀表2604在真空爐溫度控制系統上的應用＊

何龍祥，尹承錕，叢培武

（北京機電研究所，北京 100083）

真空爐已經廣泛應用于熱處理工業生產中[1]，其中溫度控制已成為工業生產以及科研活動的一個很重要的環節，能否對溫度精確控制關系到工件質量的好壞。由于控制對象的多樣性和復雜性，導致采用的溫控手段的多樣性。在真空熱處理爐的溫度控制系統中[2]，通過溫度這一控制參數，通過傳感器轉換成一定的信號，再與預先設定的值進行比較，把比較得到的差值信號，經過一定的規律計算后，得到相應的控制值，此時將控制量送給控制系統進行相應的控制，而且不停地進行上述處理，從而達到系統自動調節的目的。

1 歐陸溫控儀2604簡介

歐陸溫控儀2604，是一種模塊化的可自由組態、高精度（控溫精度±0.1%）、高性能的溫度控制器[3]。它可以實現單、雙或三回路的控制。每個回路具有獨立的PID，各回路之間可以相互關聯，進行各種復雜的控制。2604具有兩行7段數碼顯示，用于過程值和設定值的顯示。并且還有一個液晶用于用戶定義的信息顯示。其擁有以下優點[4]：①程序給定器可以存儲50個程序，每個程序可以編輯100段，一條運行曲線可以控制3個回路；②軟硬件采用模塊化結構，各模塊間可以通過內部軟連接自由組合，實現各種控制功能；③每一條程序可以產生多個事件輸出；④具備iTοοls軟件與儀表的通信、配置功能。控溫儀表如圖1所示。

2 2604控溫儀表在真空爐上的應用

2.1 2604控溫儀表的配置：進入Config配置等級

配置熱電偶如圖2所示。

2．1．1 回路通道配置利用iTools軟件進行內部連線

iTοοls軟件如圖3所示。儀表回路內部連線如圖4所示。

圖1 控溫儀表

圖2 配置熱電偶

圖3 iTοοls 軟件

圖4 儀表回路內部連線圖

2．1．2 數字 IO 通道

D1 tο D7 and Cοm可以分別配置利用2604儀表的iTοοls軟件進行連線，如圖5所示。

圖5 數字IO通道

2．1．3 2604儀表的PID功能模塊的配置

2604儀表可以設置6組PID參數，可以分成6個溫區，在運行中自動調取不同溫區的PID參數進行溫度穩定控制。PID的設置如圖6所示。

圖6 PID功能模塊配置

2．1．4 2604 儀表通訊模塊的配置

2604儀表有兩個位置可以插入數字通信模塊（H插槽和J插槽），可以同時使用兩個模塊。一個模塊用于主、從表之間的通訊，另一個模塊用于與PC機的控制連接。一般選用MODBUS通訊協議，多臺控制器之間使用RS485通訊標準，與PC機之間使用RS232通訊標準。

2．1．5 2604儀表工藝曲線編程及事件輸出

2604儀表工藝曲線編程如圖7所示。多事件輸出點設置如圖8所示。

圖7 2604儀表工藝曲線編程

圖8 多事件輸出點設置

2.2 2604儀表在真空爐控溫系統中溫度補償

2．2．1 2604 補償值的調整要求

控溫儀表允許的最大調整值如表1所示。

表1 控溫儀表允許的最大調整值

調整補償值的原則[5]：由于爐膛控溫偶與爐溫均勻性測溫偶存在位置上的差距，當測量溫度偏差值均向同一個方向偏離，并超出規定的溫度均勻性范圍，可以通過調整溫度控制儀表的補償值而得以糾正，但調整值不得超過表1的規定。且對于使用了補償值的溫度范圍，在此后的熱處理生產過程中補償值應保持不變。

2．2．2 2604儀表進行補償值調整的方法

單點補償調整如圖9所示。

2604儀表進行不同溫區多點補償值調整，首先需要激活多溫區多點補償功能，具體方法如圖10所示。

圖9 單點補償調整

圖10 多點補償功能的激活

設置多溫區補償點的溫度，對各個溫度區比例的設定，如圖11所示。

圖11 多溫度點補償

3 控溫儀表與上位機觸摸屏在真空爐上的應用

上位機人機操作界面如圖12所示。

圖12 上位機人機操作界面圖

本溫度控制系統采用閉環溫度控制系統[6]，由2604控溫儀表、熱電偶、調功器變壓器、加熱體組成。歐陸控溫儀2604與觸摸屏的通訊是成功實現遠程監控的基礎，通過標準的Mοdbus通訊協議[7-8]實現主從設備間的應答過程來進行數據傳輸交換；在本系統中，主設備為觸摸屏，而從設備為溫控儀。軟件將請求以數據幀的形式[9]發送溫控儀，溫控儀則自動回復請求，昆侖通態軟件只要讀取所收到的回復幀的內容就可以獲取數據了。

3.1 歐陸控溫表在昆侖通態軟件中的設置

2604表在觸摸屏軟件里的設置如圖13所示。

圖13 2604表在觸摸屏軟件里的設置

3.2 設置觸摸屏與2604儀表數據傳輸的數據地址鏈接

觸摸屏與2604內數據鏈接如圖14所示。

圖14 觸摸屏與2604內數據鏈接圖

3.3 觸摸屏軟件中運行策略及運行界面

觸摸軟件中的運行策略如圖15所示。軟件中曲線編輯畫面如圖16所示。控溫曲線運行畫面如圖17所示。

圖15 軟件中的運行策略

在圖16、圖17中，系統可通過觸摸屏信接口與2604溫控表進行通信，直接將操作界面設定的參數寫入溫控表里，完成溫控表中溫度、時間和事件的設定，可以對溫控表的工藝參數進行修改并以工藝名稱為文件名存入觸摸屏系統，并直觀顯示工藝曲線圖，對新編曲線進行預覽，以防止錯誤輸入。在日后需要此工藝的時候可以從觸摸屏配方系統中調出工藝并直接寫入溫控表里，以免重復地工作。

溫控曲線是對溫控表進行啟停操作以及預覽設定曲線、畫實時曲線的畫面。本畫面顯示了與工藝有關的具體參數數值，如設定溫度、實時溫度、功率輸出百分比、段剩余時間、程序總剩余時間、當前運行的段號，以及運行的程序號，對工藝執行的狀態一目了然。

圖16 軟件中曲線編輯畫面

圖17 控溫曲線運行畫面

4 結論

2604控溫儀表在真空爐上的應用具有如下優勢：①采用2604數字式顯示調節儀表對爐溫進行自動控制，線路簡單、抗干擾能力強、控制精度高、自動化程度高、運行速度快、不用人工干預，自動完成整個工藝過程。②控制性能高，發揮了PLC功能強大、可靠性高、使用方便、維護容易、抗干擾能力極強等優點。③有效地避免了誤操作和人為事故，對各種異常狀態進行分析記錄，并提供操作指導。同時，很大程度上改善了勞動條件。④現場總線使系統更為數字化，在提高數據傳輸的可靠性和準確性的同時，也使系統的開放性和可操作性大大加強。⑤采用HMI后，大大簡化了控制系統以及溫度和時間的設定。完全可視化的解決方案，自動化程度提升，保證了設備的運行效率，節約了人力。