VT25KG真空感应炉结构设计与信号监控系统开发

摘要

真空感应炉是用于冶炼高温合金的重要设备，在现代工业的材料生产中具有广泛的应用。虽然我国真空感应炉的起步较早，但是在机械结构设计上多数是仿造国外产品，尤其是在控制技术的研究上，与国外仍有一定的差距。随着计算机技术的发展以及智能控制理论的提出，如何实现对系统的智能控制，实现系统的自动化是提高控制水平、减小差距的主要方式。本课题来自沈阳威泰科技发展有限公司，主要完成对真空感应炉的机械结构设计以及信号监控系统的开发。
　　机械结构设计主要完成:炉体真空室，真空抽气系统，其他各种辅助机构设计等。根据设计要求，炉体设计为小型立式炉体，同时为方便取料，设计了前开式炉门;真空系统采用了高真空抽气机组，由机械泵、罗茨泵、扩散泵组成;辅助功能机构有加料机构、底浇注机构、离心浇注机构等组成，实现了在熔炼过程中各种机械动作的要求。
　　监控系统的开发主要是完成对信号的采集、显示及处理等，同时控制各种开关量及模拟量输出，完成对真空感应炉加热冶炼过程中的监控要求。监控系统的硬件主要是以一台工业控制PC机为平台，以PLC作为主要的信号采集器及控制器;根据采集信号的性质和使用环境等要求，例如熔化金属温度信号采用了能进行高温测量的热电偶，冷却水温度采用了Pt100热电阻，同时又配置了信号放大器，最后采集的模拟信号都转换成4～20mA标准信号输出，直接被PLC模拟采集模块采集，PLC内置的的A/D及D/A转换模块对模拟量信号进行转换;PLC采用串口通信的方式与工控PC机进行通信;通过利用日本岛电FP93温控仪表的专家PID反馈控制功能对熔化金属温度进行控制，取得了很好的控制效果。
　　监控系统的软件以北京亚控科技发展有限公司的组态王6.51作为开发平台，运行在WINDOWS-XP系统下;监控软件采用面向对象的设计方法，建立模拟熔化工艺过程的监控画面，实时反映实际工艺状况;通过串口通讯与PLC进行数据通讯，实现对数据的实时采集、实时显示、数据记录、数据打印、曲线趋势显示等功能。该监控系统可用于同类设备的信号检测及控制。
　　本文最后还对设计的整个系统进行调试研究，经过调试的系统运行可靠。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 真空感应炉的发展及研究现状

1．2．1 真空感应炉的发展

1．2．2 先进控制技术的研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第2章 VT25KG真空感应炉总体结构设计

2．1 真空感应炉机械结构的总体设计

2．1．1 真空感应炉功能分析

2．1．2 真空感应炉总体结构组成

2．2 炉体及辅助功能机构的设计

2．3 真空系统设计

2．4 小结

第3章 系统监测参数的确定及硬件开发

3．1 监控系统总体设计

3．1．1 系统监测参数的确定

3．1．2 监控系统组成

3．2 监控系统硬件开发

3．2．1 熔化金属温度的检测及硬件开发

3．2．2 真空度的检测及硬件开发

3．2．3 转速的控制及硬件开发

3．2．4 倾角的控制及硬件开发

3．2．5 冷却水温度检测及硬件开发

3．2．6 水压流量报警设计及硬件开发

3．2．7 开关量控制

3．2．8 可编程控制器PLC的选择

3．2．9 工控PC机的选择

3．3 小结

第4章 监控系统软件开发

4．1 开发工具概述

4．2 PLC程序开发

4．2．1 PLC功能分析

4．2．2 PLC程序总体设计方案

4．2．3 开关量控制程序开发

4．2．4 倾角控制程序开发

4．2．5 信号采集与通信程序开发

4．3 组态王软件监控系统开发

4．3．1 组态王软件监控系统总体设计

4．3．2 管理权限模块开发

4．3．3 数据采集管理模块开发

4．3．4 熔炼工艺过程模拟模块开发

4．3．5 报警模块开发

4．4 小结

第5章 系统调试及结果分析

5．1 调试前的检测

5．1．1 真空系统抽气能力检测

5．1．2 加热系统升温能力检测

5．1．3 硬件的安装和线路检查

5．2 监控系统调试

5．2．1 硬件调试

5．2．2 软件测试

5．3 结果分析

5．4 小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

致谢