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1、毕业论文（设计）题 目： 400KW真空氮化烧结炉电气控制系统的设计 中原工学院信息商务学院毕业论文（设计）摘 要真空脉冲氮化炉氮化工艺是在低真空状态下进行，自动变压换气，使炉罐内每一个角落的气氛保持新鲜、活性，具有速度快，炉内气氛均匀性好。炉子密封性好、硬度高、装炉量大、加工成本低、脆性低、工艺稳定、操作简单、残余氨气经真空泵抽至密封水箱处理后排出，残余氨气与水箱中的FeSO4消除后排出，对大气不造成污染，达到节能环保型产品。本文结合电气工程自动控制方法，提出了以PLC为核心的自动控制，构建了以PLC为中心控制器分别控制各个控制系统的自动控制系统，得出了真空氮化炉的电气控制系统设计的结论。本
2、设计共分四部分，第一部分：无水指示及报警设计，第二部分：温度检测及监控设计， 第三部分：抽真空系统设计，第四部分：正反向调压的电气控制系统设计，设计中均严格按照有关标准和规程而设计关键字：氮化炉，PLC，自动控制400KW vacuum nitriding sintering furnace electrical control system designAbstractVacuum pulse nitriding furnace nitride in low vacuum condition, the automatic pressure ventilation, so that the f
3、urnace tank every corner of atmosphere fresh keeping, activity, has the advantages of fast speed, good uniformity of furnace atmosphere. The stove has good sealing property, high hardness, loading capacity of large, low processing cost, low brittleness, process stability, simple operation, residual
4、ammonia by vacuum pump to a sealing water tank is discharged after the treatment, the residual ammonia and water tank in the FeSO4eliminated after discharge, the atmosphere does not cause pollution, to achieve energy conservation and environmental protection products.This combination of electrical e
5、ngineering automatic control method, put forward to the PLC as the core of automatic control, to build a PLC as the center controller respectively controls each control system automatic control system, the vacuum nitriding furnace electrical control system design of the conclusion.The design consist
6、s of four parts, the first part: absolute indication and alarm design, part second: temperature detecting and monitoring design, part third: vacuum system design, part fourth: positive and negative voltage of the electrical control system design, design in strict accordance with the relevant standar
7、ds and rules and designBrieflyKeywords: nitriding furnace PLC automatic control目 录1绪论11.1 课题研究的背景11.2400KW真空氮化烧结炉电气控制系统的设计的目的和意义21.2.1 400KW真空氮化烧结炉电气控制系统的设计研究的目的21.2.2 400KW真空氮化烧结炉电气控制系统的设计研究的意义21.3 本设计的任务22 系统方案论证42.1 系统总体设计框架42.2 系统方案论证42.2.1 控制电路核心部分42.2.2 控制器模块部分42.2.3 无水指示报警部分62.2.4 抽真空控制部分62.2
8、.5 风机降温排风部分63 系统硬件设计73.1 可编程逻辑控制器介绍73.2 硅钼棒介绍143.3 PID介绍153.4 支路控制系统设计213.4.1 PLC控制电路213.3.2 调压模块224 系统软件设计244.1 主程序模块245电路的调试255.1硬件调试255.2 软件调试26结论27致谢28参考文献29附录1 系统原理图30附录2 程序清单30III1 绪论1.1 课题研究的背景近年来，随着经济的发展和工业化程度的逐渐提高，氮化工业产品的重要性同益增大。研究表明，良好的氮化产品可增加约20%使用寿命，为保证产品能耐高温、耐氧化、具有使用时间长的的特点，氮化在生产设备中得到了广
9、泛的应用。随着国家“节能法的颁布实施和我国“十一五规划的要求，节约能源已纳入社会可持续发展战略的重要内容，利在当代，功在千秋。随着氮化产品规模的不断扩大，传统的技术方式下管理部门的维护成本也高速增长。因此，提高氮化加工系统氮化处理水平，在满足工业生产要求的同时，实现自控控制的智能化氮化生产，在客观上有迫切要求，也是解工业废品与能源紧张最佳选择。目前，我国大部分氮化工业已经开始采用氮化炉控制方式，已经使用以PLC为核心，辅助pid调温的全套氮化炉的氮化方式进行氮化，控制方式也趋于很大程度的智能化了，汽油以下特点：一、渗速快：保温时间：810小时，渗层深0.140.18mm,白亮层：0.0060.
10、01mm二、表面硬度高：表面硬度可达HV10001200三、装炉量大、加工成本低，在低真空和变压的环境下完成渗氮(氮化)工艺过程，新鲜气氛可渗透到炉罐内任一角落，所以工件可以密装，使装炉量大大增加，同时，该炉密封性，保温性能好，从而显著降低处理成本。四、表面磨擦系数小。五、脆性低炉压的周期性变化，使炉内气氛的氮势产生周期的变化，在加快渗速的同时，能抑制脆性相的出现，并有助于降低脆性，有效地避免了工作工作过程出现的剥落现象。六、工艺稳定炉内气氛均匀可控，炉温均匀。七、操作简单。八、适应性广、渗层均匀即使工作的工作面在极窄的狭缝里，低真空使炉气自动扩散到罐内各处，模具狭缝处工作面也能得到所需渗层。
11、真空氮化炉用于各种工件的气体氮化，氮碳共渗，高速钢的蒸汽处理，尤其适合不锈钢活塞环，有狭缝，深孔，盲孔模具的氮化处理，目前生产中氮化已广泛应用于模具、量具、刀具等、曲轴、齿轮、气缸套、机械结构件等耐磨工件的处理，经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。所以自动控制的真空氮化炉设计迫在眉睫， S7-本文以下详细介绍基于西门子200PLC的真空氮化烧结炉电气控制系统的设计。1.2 400KW真空氮化烧结炉电气控制系统的设计的目的和意义1.2.1 400KW真空氮化烧结炉电气控制系统的设计研究的目的目前我国的真空淡化烧结炉应用范围正在越来越广，而相对的一些低端的非自动化控制
12、的真空氮化烧结炉，容易损坏而且维修费用也很高。传统的真空氮化烧结炉温度不能稳定在很小范围内，就容易造成器件的氮化不均匀，而基于西门子S7-200PLC的真空氮化烧结炉电气控制系统的设计，可以完全的避免上述问题不会造成其他的不良影响，基于西门子S7-200PLC的真空氮化烧结炉电气控制系统的设计还具有很多优点：渗速快、表面硬度高、装炉量大、加工成本低、工艺。稳定炉内气氛均匀可控，炉温均匀、操作简单、适应性广、渗层均匀。综上所述，基于西门子200PLC的真空氮化烧结炉电气控制系统的设计必将向着更安全、更环保、更节能、更高效率的方向发展。1.2.2 400KW真空氮化烧结炉电气控制系统的设计研究的意
13、义本课题的研究意义在于设计出一种真空氮化烧结炉自动控制的电气控制系统，能够有效解决现阶段真空氮化炉电气控制系统的不足，意义在于：第一，为真空氮化炉电气控制系统提供一种科学有效的方案，保证真空氮化炉的有效性与安全性；第二，有效利用电力资源，尽量避免电力资源的浪费；第三，在改善真空氮化炉质量的同时，节省人力财力物力。真空氮化烧结炉电气控制系统是实现工业现代化、科学化、智能化、节约能源的有效手段；同时也是氮化工业发展形象的象征之一，它是氮化工业形象的百年大计，必须有超前的视野，用世界的眼光、战略的思维、先进的节能控制及监控系统。真空氮化炉的现代化发展，其自动控制及自动化监控系统的启用为氮化工业发展建
14、设和管理构筑起一个新的平台。1.3 本设计的任务氮化炉采用单开门，轨道式双窑车，局部水冷结构，其中炉门及炉盖为可开启式，采用橡胶密封具有抽真空和充氮气两种工作状态。炉体外壳尺寸：564228443000mm，有效容积：4M3，最高氮气压力：0.05MPa，最高工作温度： 1550，变压器容量：400KVA 输入：380V 723A，输出：0420V 550A, 电热元件：60支918冷700热700mm硅钼棒，最大加热功率：400KW。1 无水指示及报警、温度检测、真空系统、正反向调压的电气控制系统的设计。2 PLC控制硬件设计和电器元件选择3. PLC程序的设计4. PLC程序的调试5 设计
15、电气控制柜电气元器件安装布置图2 系统方案论证2.1 系统总体设计框架本系统西门子S7-200为控制核心。整个系统硬件框图如下图所示。氮化烧结炉控制面板 硅钼棒 220V温度传感器控制信号 反馈信号EM232EM231S7-200 硬件配置图2.2 系统方案论证2.2.1 控制电路核心部分采用西门子S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。而且S7-200系列具有极高的性能/价格比。 S7-200系列出色表现在以下几个方面：极高的可靠性，极丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的内置集成功能，实时特性，强劲的通讯能力 。2.2.2 控制器模块部分本论文采用输入/输出混合模块EM231和模拟量输出扩展模
