何龙祥，尹承锟，丛培武

（北京机电研究所，北京 100083）

真空炉已经广泛应用于热处理工业生产中[1]，其中温度控制已成为工业生产以及科研活动的一个很重要的环节，能否对温度精确控制关系到工件质量的好坏。由于控制对象的多样性和复杂性，导致采用的温控手段的多样性。在真空热处理炉的温度控制系统中[2]，通过温度这一控制参数，通过传感器转换成一定的信号，再与预先设定的值进行比较，把比较得到的差值信号，经过一定的规律计算后，得到相应的控制值，此时将控制量送给控制系统进行相应的控制，而且不停地进行上述处理，从而达到系统自动调节的目的。

1 欧陆温控仪2604简介

欧陆温控仪2604，是一种模块化的可自由组态、高精度（控温精度±0.1%）、高性能的温度控制器[3]。它可以实现单、双或三回路的控制。每个回路具有独立的PID，各回路之间可以相互关联，进行各种复杂的控制。2604具有两行7段数码显示，用于过程值和设定值的显示。并且还有一个液晶用于用户定义的信息显示。其拥有以下优点[4]：①程序给定器可以存储50个程序，每个程序可以编辑100段，一条运行曲线可以控制3个回路；②软硬件采用模块化结构，各模块间可以通过内部软连接自由组合，实现各种控制功能；③每一条程序可以产生多个事件输出；④具备iTοοls软件与仪表的通信、配置功能。控温仪表如图1所示。

2 2604控温仪表在真空炉上的应用

2.1 2604控温仪表的配置：进入Config配置等级

配置热电偶如图2所示。

2．1．1 回路通道配置利用iTools软件进行内部连线

iTοοls软件如图3所示。仪表回路内部连线如图4所示。

图1 控温仪表

图2 配置热电偶

图3 iTοοls 软件

图4 仪表回路内部连线图

2．1．2 数字 IO 通道

D1 tο D7 and Cοm可以分别配置利用2604仪表的iTοοls软件进行连线，如图5所示。

图5 数字IO通道

2．1．3 2604仪表的PID功能模块的配置

2604仪表可以设置6组PID参数，可以分成6个温区，在运行中自动调取不同温区的PID参数进行温度稳定控制。PID的设置如图6所示。

图6 PID功能模块配置

2．1．4 2604 仪表通讯模块的配置

2604仪表有两个位置可以插入数字通信模块（H插槽和J插槽），可以同时使用两个模块。一个模块用于主、从表之间的通讯，另一个模块用于与PC机的控制连接。一般选用MODBUS通讯协议，多台控制器之间使用RS485通讯标准，与PC机之间使用RS232通讯标准。

2．1．5 2604仪表工艺曲线编程及事件输出

2604仪表工艺曲线编程如图7所示。多事件输出点设置如图8所示。

图7 2604仪表工艺曲线编程

图8 多事件输出点设置

2.2 2604仪表在真空炉控温系统中温度补偿

2．2．1 2604 补偿值的调整要求

控温仪表允许的最大调整值如表1所示。

表1 控温仪表允许的最大调整值

调整补偿值的原则[5]：由于炉膛控温偶与炉温均匀性测温偶存在位置上的差距，当测量温度偏差值均向同一个方向偏离，并超出规定的温度均匀性范围，可以通过调整温度控制仪表的补偿值而得以纠正，但调整值不得超过表1的规定。且对于使用了补偿值的温度范围，在此后的热处理生产过程中补偿值应保持不变。

2．2．2 2604仪表进行补偿值调整的方法

单点补偿调整如图9所示。

2604仪表进行不同温区多点补偿值调整，首先需要激活多温区多点补偿功能，具体方法如图10所示。

图9 单点补偿调整

图10 多点补偿功能的激活

设置多温区补偿点的温度，对各个温度区比例的设定，如图11所示。

图11 多温度点补偿

3 控温仪表与上位机触摸屏在真空炉上的应用

上位机人机操作界面如图12所示。

图12 上位机人机操作界面图

本温度控制系统采用闭环温度控制系统[6]，由2604控温仪表、热电偶、调功器变压器、加热体组成。欧陆控温仪2604与触摸屏的通讯是成功实现远程监控的基础，通过标准的Mοdbus通讯协议[7-8]实现主从设备间的应答过程来进行数据传输交换；在本系统中，主设备为触摸屏，而从设备为温控仪。软件将请求以数据帧的形式[9]发送温控仪，温控仪则自动回复请求，昆仑通态软件只要读取所收到的回复帧的内容就可以获取数据了。

3.1 欧陆控温表在昆仑通态软件中的设置

2604表在触摸屏软件里的设置如图13所示。

图13 2604表在触摸屏软件里的设置

3.2 设置触摸屏与2604仪表数据传输的数据地址链接

触摸屏与2604内数据链接如图14所示。

图14 触摸屏与2604内数据链接图

3.3 触摸屏软件中运行策略及运行界面

触摸软件中的运行策略如图15所示。软件中曲线编辑画面如图16所示。控温曲线运行画面如图17所示。

图15 软件中的运行策略

在图16、图17中，系统可通过触摸屏信接口与2604温控表进行通信，直接将操作界面设定的参数写入温控表里，完成温控表中温度、时间和事件的设定，可以对温控表的工艺参数进行修改并以工艺名称为文件名存入触摸屏系统，并直观显示工艺曲线图，对新编曲线进行预览，以防止错误输入。在日后需要此工艺的时候可以从触摸屏配方系统中调出工艺并直接写入温控表里，以免重复地工作。

温控曲线是对温控表进行启停操作以及预览设定曲线、画实时曲线的画面。本画面显示了与工艺有关的具体参数数值，如设定温度、实时温度、功率输出百分比、段剩余时间、程序总剩余时间、当前运行的段号，以及运行的程序号，对工艺执行的状态一目了然。

图16 软件中曲线编辑画面

图17 控温曲线运行画面

4 结论

2604控温仪表在真空炉上的应用具有如下优势：①采用2604数字式显示调节仪表对炉温进行自动控制，线路简单、抗干扰能力强、控制精度高、自动化程度高、运行速度快、不用人工干预，自动完成整个工艺过程。②控制性能高，发挥了PLC功能强大、可靠性高、使用方便、维护容易、抗干扰能力极强等优点。③有效地避免了误操作和人为事故，对各种异常状态进行分析记录，并提供操作指导。同时，很大程度上改善了劳动条件。④现场总线使系统更为数字化，在提高数据传输的可靠性和准确性的同时，也使系统的开放性和可操作性大大加强。⑤采用HMI后，大大简化了控制系统以及温度和时间的设定。完全可视化的解决方案，自动化程度提升，保证了设备的运行效率，节约了人力。