【技术应用案例】世纪星如何完美应用于热力处理行业

作者：技术部　徐明鑫

摘要：本文介绍了以世纪星组态软件为上位机控制软件对金属材料热处理中加热温度、时间控制及材质、材料管理的控制系统。

关键词：世纪星组态软件；热处理；加热控制；报表

1 概述

　　随着我国经济快速发展，生产中机械大量应用，提高机械零件的热处理自动化水平能有效提高热处理效率和质量。热处理控制是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的组织结构，来控制其性能的一种综合工艺过程。真空热处理是指热处理工艺的部分或全部在真空状态下进行的，真空热处理可以实现几乎所有的常规热处理所能涉及的热处理工艺，而且热处理质量大大提高，广泛的于应用各种金属、陶瓷、玻璃等材料处理中。
　　热处理行业广泛使用温度控制器、温度控制仪表或PLC和组态软件来完成控制过程。世纪星监控组态软件以其全面的硬件兼容性、强大的报表功能、完善的控制能力、专业的温度控制曲线控件完全满足热处理行业应用。世纪星组态软件在热处理行业中的应用，不仅大大提高了热处理行业生产的自动化水平，也逐渐成为该行业的一大竞争优势。

2 组态软件

　　组态软件又称监控组态软件。现在我们通常说的组态软件是指具有数据采集与过程控制的功能的专用软件。组态软件是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件通过自身携带的大量通信协议，能与常见的各种硬件设备包括：PLC、智能仪表、智能模块、变频器等通信。其应用领域很广，在电力、给水、石油、化工、冶金等需要自动控制的领域数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域都能看见组态软件。
　　在组态软件出现之前，要实现某一上位机监控任务都是通过编写程序（C、VB、VC等）来实现的。编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期，后期维护困难等。利用世纪星组态软件的组态功能，可以快速构建一套适合自己的应用系统，具有开发时间短，对使用者要求、低易学易用、支持现场调试、后期维护简单等特点。随着世纪星组态软件的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、WEB发布、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容。

3 热处理生产工艺

　　热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。
　　加热是热处理的重要工序之一。加热时利用热源直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，也有使用液体和气体燃料加热。电的应用使加热易于控制，且无环境污染被广泛应用。
　　金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。
　　加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。
　　冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
　　利用世纪星组态软件和温度控制器或温控仪表、PLC等通信，操作员可以实时设定生产数据，并可以实现温度数据设置批量下传，操作安全简单方便。世纪星组态软件将实时温度采集回来，并绘制成曲线，形成热处理温度曲线，对热处理工艺人员改进或制定新工艺标准提供依据。

4 组态设计

　　世纪星组态软件提供功能强大的表格组态及配方功能。利用世纪星组态软件的配方功能实现热处理工艺多到参数的存储及调用，可以减少人工输入错误，简化手工记录工艺参数的繁琐。如图一：

图一

　　世纪星软件兼容系统的ODBC接口，支持所有关系型数据库，例如：Access，SQL等。对生产的产品能实现实时记录，历史数据可查，自动生成报表等功能。为热处理产品记录管理工作提供极大的便利。如图二：

图二

　　线控件能将系统实时记录的生产数据例如：温度等，绘制成曲线，时间也有操作员设定，数据永久记录，查询方便，为工艺人员制定工艺标准提供可靠依据。如图三：

图三

5 总结

　　在热处理控制系统中使用世纪星组态软件的自由报表、趋势曲线、报警等组件，使原本由人工完成的复杂的检测过程变得更具实时性、准确性，不仅提高了工作效率，也减少了操作远工作量。同时系统自动打印一天加工检测数据的报表，以作保存和日后的数据分析、查询，同时系统也完成了对车间工作人员信息的管理以及班组考核等功能，方便部门的管理者了解工作人员的工作状态，该检测系统中有部分加工过程数据由人工录入，虽然没有实现完全的计算机监控，但是大部分加工检测过程由世纪星监控组态软件完成，从而也提高了加工车间的自动化水平，也使得该工厂的生产效率在同行业中处于领先位置。