可控气氛转底炉控制系统开发与研制

摘要

可控气氛热处理的应用，它长期以来都是我国热处理发展的战略目标，至今仍是我国热处理的关键问题。金属产品在可控气氛中进行热处理不仅可以避免氧化烧损，节约大量金属材料，得到光洁或光亮的表面，而且还可以避免脱碳，确保零件的机械性能，延长机器零件的使用寿命。在化学热处理时，应用可控气氛还可以实现钢制零件表面碳浓度可控的气体渗碳和碳氮共渗，从而提高渗碳和碳氮共渗的接触疲劳性能。此外，可控气氛可以有效地进行软氮化处理，提高零件的耐磨性。
　　本文以某公司齿轮渗碳处理为背景，阐述了国内外可控气氛技术的应用现状，分析了可控气氛转底炉控制系统的工艺流程和组成，给出了可控气氛转底炉分布式控制系统的总体设计方案。现场控制级采用西门子S7-300 PLC作为可控气氛转底炉系统的实时控制系统的中央控制器，保证设备控制的可靠性和安全性。过程监控级采用的是西门子MP277触摸屏，用Wincc Flexible2008组态软件开发系统的监控界面，以利于操作者对设备现状的观察和操作。基于西门子S7-300系列可编程序控制器完成了可控气氛转底炉控制系统的控制程序和监控系统的设计、开发和调试工作，实现了可控气氛转底炉控制系统的实时控制、过程监控、数据处理和报警等功能。经过几个月现场的冷态和热态调试，各项功能均达到了设计要求，通过了验收，已在现场安全运行。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 项目背景

1．2 国内外可控气氛设备技术的发展状况

1．3 本文主要内容

1．4 本章小结

2 可控气氛热处理简介

2．1 可控气氛的种类

2．2 可控气氛热处理设备

2．3 可控气氛热处理优点

2．4 可控气氛应用注意事项

2．5 本章小结

3 可控气氛转底炉控制系统工艺流程和整体设计方案

3．1 生产设备工艺流程

3．2 可控气氛转底炉的工艺流程

3．3 温度和碳势控制工艺流程

3．4 设备功能及结构

3．5 可控气氛转底炉控制系统的介绍

3．5．1 温度控制系统

3．5．2 炭势控制系统

3．5．3 转底传动系统

3．5．4 火帘保护装置

3．5．5 炉压监控装置

3．5．6 炉门装置

3．6 可控气氛转底炉控制系统整体设计方案

3．6．1 可控气氛转底炉控制系统监控操作级

3．6．2 可控气氛转底炉控制系统中央控制级

3．6．3 可控气氛转底炉控制系统现场设备级

3．6．4 MPI通信技术

3．6．5 PROFIBUS-DP通信技术

3．7 本章小结

4 可控气氛转底炉控制系统PLC程序的开发

4．1 引言

4．2 STEP7编程软件创建PLC项目

4．3 硬件组态和参数设置

4．3．1 硬件组态

4．3．2 参数设置

4．4 网络组态

4．5 生成符号表

4．6 程序开发

4．6．1 温度控制程序

4．6．2 碳势控制程序

4．6．3 转底控制功能

4．6．4 烧炭黑程序

4．6．5 通讯程序

4．7 本章小结

5 可控气氛转底炉控制系统监控界面开发及系统调试

5．1 监控开发软件WinCC flexible介绍

5．2 可控气氛转底炉控制系统调试

5．2．1 调试步骤

5．2．2 可控气氛转底炉控制系统进一步完善和实现

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢