計算機自動化控制技術在燃氣爐熱處理工藝過程的應用

                       ——工控機PC+PLC控制技術

利用計算機的存儲功能，可將各類工件的最佳熱處理工藝存入存儲器，當輸入熱處理工件的參數后，計算機便能自動控制過程。 武漢電爐廠優先于很多企業將計算機應用到了燃氣爐的熱處理工藝過程中。如：控制氣體滲氮、氣體滲碳和感應加熱表面淬火等工藝過程。計算機控制滴注式氣體滲碳的軟件程序，它能夠準確控制氣體滲碳時的加熱溫度、加熱時間、爐內壓力及氣氛碳勢等。使用計算機還可以對多臺設備實行群控，既保證熱處理質量，又能提高生產效率。由于實現了熱處理過程自動化和集中監督，從而消除因操作人員水平不同或其他人為因素引起質量波動，有利于穩定熱處理質量。

一、計算機自動控制原理

可以采用工控機PC和可編程控制器(PLC)來實現燃氣爐的自動控制，以提高設備運行品質和工件過程的合理、精準性，燃氣爐運行自動控制應實現爐內壓力、燃燒過程、預熱系統和其他機械部分運動狀態的自動控制，為了實現高精度爐溫控制，宜采用溫度信號單燒嘴控制，即每只燒嘴配制一只雙芯熱電偶，一只熱電偶溫度信號用于運行控制，另一只熱電偶溫度信號進行溫度曲線記錄，從而實現單區域燒嘴調控。

采用工控機作為人機對話和管理層，信號處理及控制過程通過PLC實現，工控機和PLC通過組態軟件包聯接，控制信號經過放大后，驅動電動執行器中的兩相伺服電動機或電磁閥，帶動蝶閥或調節閥實現燃燒系統自動控制。在自動控制系統出現故障時，還可以采用電動操作器將伺服機構轉換為手動操作，充分保證加熱爐安全運行。

二、 武漢電爐廠的計算機控制系統在燃氣爐中的應用

系統擁有自動點火程序控制、熄火、回火自動監測保護及報警等多項多層次安全保護措施，燃燒系統由燒嘴、火焰監測器，點火變壓器，以及燒嘴智能控制系統構成。

每套高速自控燒嘴都配有燒嘴控制器,與西門子PLC-DCS系統連接。在DCS系統中完成吹掃、點火、大/小切換和火焰檢測、熄火保護等功能,現場控制器則完成點火、火檢和現場調試等功能。在HMI工作站上均設有顯示爐內工況圖，可直接操作各燒嘴的點火、小火、大火控制和觀察工況并顯示燃氣壓力，風壓力，燃氣實時流量，累計流量等參數。 

各燒嘴都有熄火報警裝置,實現自動熄火監控和斷電關閥保護功能，一旦燒嘴熄滅火或燃燒不好，DCS控制系統就會立即切斷嘴前天然氣閥并報警。同時，所有閥門采用電關式，一旦停電就會自動切斷閥門，防止產生安全事故。

各燒嘴的開關，大/小火，熄火狀態等信號均通過DCS I/O模塊傳送給上位西門子PLC系統，并在HMI工作站上實行監控。

燃燒控制采用大小火能級PID調節方式。由于采用西門子PLC(精度為16位)控制系統,實現一支熱電偶控制一臺燒嘴(熱電偶布置在燒嘴對側爐體下部)的最佳控制方案,爐子燃燒系統的波動及慣性極小,爐溫的變化趨勢平穩,因此,在爐體密封性能好,系統正常的情況下,不論在低溫控制區、加熱保溫后期均能保證控溫熱電偶的溫度均勻性在±10℃間,從而保證有效加熱區的溫度均勻性達到工藝要求。

當溫度調節器（溫控器PID）輸出信號MV在：0～100%范圍變化時，輸出分配器根據爐膛溫度，將MV值轉換為大小火脈沖值。然后，經過脈寬調制器，將控制脈沖發到相應的空/天然氣的閥門控制執行機構。最終完成閥門的開/閉。從而達到我們控制爐溫的目的。

燃氣爐自動控制系統

系統總貌畫面                                 

安全連鎖畫面