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摘要：本文介紹了以世紀(jì)星組態(tài)軟件為上位機(jī)控制軟件對(duì)金屬材料熱處理中加熱溫度、時(shí)間控制及材質(zhì)、材料管理的控制系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：世紀(jì)星組態(tài)軟件；熱處理；加熱控制；報(bào)表
1 概述
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，生產(chǎn)中機(jī)械大量應(yīng)用，提高機(jī)械零件的熱處理自動(dòng)化水平能有效提高熱處理效率和質(zhì)量。熱處理控制是將材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過(guò)改變材料表面或內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，來(lái)控制其性能的一種綜合工藝過(guò)程。真空熱處理是指熱處理工藝的部分或全部在真空狀態(tài)下進(jìn)行的，真空熱處理可以實(shí)現(xiàn)幾乎所有的常規(guī)熱處理所能涉及的熱處理工藝，而且熱處理質(zhì)量大大提高，廣泛的于應(yīng)用各種金屬、陶瓷、玻璃等材料處理中。
熱處理行業(yè)廣泛使用溫度控制器、溫度控制儀表或PLC和組態(tài)軟件來(lái)完成控制過(guò)程。世紀(jì)星監(jiān)控組態(tài)軟件以其全面的硬件兼容性、強(qiáng)大的報(bào)表功能、完善的控制能力、專(zhuān)業(yè)的溫度控制曲線(xiàn)控件完全滿(mǎn)足熱處理行業(yè)應(yīng)用。世紀(jì)星組態(tài)軟件在熱處理行業(yè)中的應(yīng)用，不僅大大提高了熱處理行業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，也逐漸成為該行業(yè)的一大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
2 組態(tài)軟件
組態(tài)軟件又稱(chēng)監(jiān)控組態(tài)軟件�，F(xiàn)在我們通常說(shuō)的組態(tài)軟件是指具有數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的功能的專(zhuān)用軟件。組態(tài)軟件是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶(hù)提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件通過(guò)自身攜帶的大量通信協(xié)議，能與常見(jiàn)的各種硬件設(shè)備包括：PLC、智能儀表、智能模塊、變頻器等通信。其應(yīng)用領(lǐng)域很廣，在電力、給水、石油、化工、冶金等需要自動(dòng)控制的領(lǐng)域數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域都能看見(jiàn)組態(tài)軟件。
在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，要實(shí)現(xiàn)某一上位機(jī)監(jiān)控任務(wù)都是通過(guò)編寫(xiě)程序（C、VB、VC等）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。編寫(xiě)程序不但工作量大、周期長(zhǎng)，而且容易犯錯(cuò)誤，不能保證工期，后期維護(hù)困難等。利用世紀(jì)星組態(tài)軟件的組態(tài)功能，可以快速構(gòu)建一套適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)，具有開(kāi)發(fā)時(shí)間短，對(duì)使用者要求、低易學(xué)易用、支持現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、后期維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。隨著世紀(jì)星組態(tài)軟件的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、WEB發(fā)布、開(kāi)放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。
3 熱處理生產(chǎn)工藝
熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程。這些過(guò)程互相銜接，不可間斷。
加熱是熱處理的重要工序之一。加熱時(shí)利用熱源直接加熱，也可以通過(guò)熔融的鹽或金屬，以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，也有使用液體和氣體燃料加熱。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無(wú)環(huán)境污染被廣泛應(yīng)用。
金屬加熱時(shí)，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對(duì)于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。
加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質(zhì)量的主要問(wèn)題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí)，還須在此溫度保持一定時(shí)間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時(shí)間稱(chēng)為保溫時(shí)間。采用高能密度加熱和表面熱處理時(shí)，加熱速度極快，一般就沒(méi)有保溫時(shí)間，而化學(xué)熱處理的保溫時(shí)間往往較長(zhǎng)。
冷卻也是熱處理工藝過(guò)程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。
利用世紀(jì)星組態(tài)軟件和溫度控制器或溫控儀表、PLC等通信，操作員可以實(shí)時(shí)設(shè)定生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并可以實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)設(shè)置批量下傳，操作安全簡(jiǎn)單方便。世紀(jì)星組態(tài)軟件將實(shí)時(shí)溫度采集回來(lái)，并繪制成曲線(xiàn)，形成熱處理溫度曲線(xiàn)，對(duì)熱處理工藝人員改進(jìn)或制定新工藝標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。
4 組態(tài)設(shè)計(jì)
世紀(jì)星組態(tài)軟件提供功能強(qiáng)大的表格組態(tài)及配方功能。利用世紀(jì)星組態(tài)軟件的配方功能實(shí)現(xiàn)熱處理工藝多到參數(shù)的存儲(chǔ)及調(diào)用，可以減少人工輸入錯(cuò)誤，簡(jiǎn)化手工記錄工藝參數(shù)的繁瑣。如圖一：
圖一
世紀(jì)星軟件兼容系統(tǒng)的ODBC接口，支持所有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，例如：Access，SQL等。對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)記錄，歷史數(shù)據(jù)可查，自動(dòng)生成報(bào)表等功能。為熱處理產(chǎn)品記錄管理工作提供極大的便利。如圖二：
圖二
線(xiàn)控件能將系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄的生產(chǎn)數(shù)據(jù)例如：溫度等，繪制成曲線(xiàn)，時(shí)間也有操作員設(shè)定，數(shù)據(jù)永久記錄，查詢(xún)方便，為工藝人員制定工藝標(biāo)準(zhǔn)提供可靠依據(jù)。如圖三：
圖三
5 總結(jié)
在熱處理控制系統(tǒng)中使用世紀(jì)星組態(tài)軟件的自由報(bào)表、趨勢(shì)曲線(xiàn)、報(bào)警等組件，使原本由人工完成的復(fù)雜的檢測(cè)過(guò)程變得更具實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，不僅提高了工作效率，也減少了操作遠(yuǎn)工作量。同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)打印一天加工檢測(cè)數(shù)據(jù)的報(bào)表，以作保存和日后的數(shù)據(jù)分析、查詢(xún)，同時(shí)系統(tǒng)也完成了對(duì)車(chē)間工作人員信息的管理以及班組考核等功能，方便部門(mén)的管理者了解工作人員的工作狀態(tài)，該檢測(cè)系統(tǒng)中有部分加工過(guò)程數(shù)據(jù)由人工錄入，雖然沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全的計(jì)算機(jī)監(jiān)控，但是大部分加工檢測(cè)過(guò)程由世紀(jì)星監(jiān)控組態(tài)軟件完成，從而也提高了加工車(chē)間的自動(dòng)化水平，也使得該工廠的生產(chǎn)效率在同行業(yè)中處于領(lǐng)先位置。
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