真空热处理炉设备研制技术伴随着计算机和微电子技术的发展而不断进步，从初始的继电器和常规电器（元件）控制到PC机控制以及近年的PC机和智能化控制仪表（控温仪表、真空仪表、电量仪表等）的综合控制系统，对真空热处理设备及工艺进行工艺参数、程序动作和工艺过程的全面控制。自20世纪80年代以来，控制系统采用智能化控制仪表和可编程控制器为代表的综合控制方式，已经成为真空热处理炉设备先进程度的标志。下面以WZ系列真空热处理炉自动控制系统为例。 真空炉自动控制系统设计特点和要求

WZ型真空热处理炉的自动控制技术（系统）是沿着继电器控制系统和HTL数字集成电路顺控器系统到开发以PLC可编程序控制器为核心的微机控制系统不断发展的，PLC微机控制系统和智能化控制仪表匹配，组成综合控制系统，实现了对真空系统、机械动作、充气系统和工艺参数及工艺过程的全面控制。使WZ型真空热处理炉自动控制系统达到国外同类产品90年代的技术水平。

WZ型真空炉电控系统设计特点是：

①电控系统运行可靠，各机械动作稳定，位置准确，操作简单方便；

②温度控制精度高，调整参数方便，尽可能做到无超调；

③操作、维修方便，电路中接线、焊点减至最低点，从而大大降低故障率；

④电控系统运行状态直观显示，并具有必要的故障诊断功能；

⑤降低成本，提高性能价格比。

电控系统的构成和技术功能

①系统组成与设计模式

电控系统由低压控制、温度控制和数据记录及监视三部分组成，其控制原理如图1示。电控系统以一台可编程序控制器(PLC)为核心，完成手动、区间、自动操作，其输入端接收手动操作按钮信号及各种开、关限位信号，由PLC控制程序运行，通过输出端直接控制接触器中问继电器、电磁阀、信号灯等，实现对温度控制系统、真空系统、传动系统、水路系统、气路系统及报警监视系统的控制。

图1 控制原理框图

②温度控制系统

采用控温精度为0.1%的智能化温度控制仪表，按产品工艺曲线控制炉子的升温、保温、降温过程，温度控制仪表的运行，停止由PLC自动控制，实现工艺曲线温度控制的技术要求。

温度控制系统可设定、存储多条控温曲线，每条可分为多段控制，每条温控曲线均具有任选的PID参数，自调谐功能，以保证升温无超调系统适合多种分度号热电偶和预先设定升温保温曲线，温控仪输出4～20mA电流信号给触发单元，触发单元把电流信号变为电压信号，其输出电压信号控制励磁回路的直流电压电流，从而控制了磁调的电压电流，保证炉子按设定的曲线加热和保温，完成温度控制要求。

WZ型真空炉的温度控制系统框图如图2所示。

图2 温度控制系统框图

③数据记录及监视系统

由记录仪连续记录加热工艺曲线，并同时记录0～10mV真空度曲线。若有特殊要求。可使温度曲线记录纸读数不大于4℃/min，真空度以Pa为单位进行记录，真空度的测量通常采用复合真空计测量冷却室和加热室的真空度，测量范围为1×10⁵～1×10^-4Pa。

电控系统设计有故障诊断及报警功能，如果设备出现超温、过载电流、断水等故障时，有声光显示报警，可以及时发现故障并予以排除。

④模拟显示屏

操作者通过模拟显示屏可清楚地观察到真空炉的运行和工作状态，如真空系统各阀门的开关状态、机械运行和料车，闸阀位置、充气系统的开关状态及工件的加热或冷却状态等。

⑤低压控制系统

低压控制系统是由PLC可编程序控制器，运行控制操作按钮、熔断器、热继电器、接触器等组成整套低压控制系统。大部分元器件采用导轨式结构安装，便于安装和维修。

电控系统的特点

(1)充分利用PLC可编程序控制器的特色和功能，对传动系统、真空系统、加热系统、充放气路系统的各种输入、输出信号和过程参量进行综合调节、判断和控制，PLC可对各执行元件的工作状态进行监视，具有较全面的故障自诊断及显示报警功能。

(2)控制方式可实现手动、区间和自动操作三种选择，由选择开关按钮进行选择，并予以指示。料车、闸阀的运行速度可以按照慢-中-快-中-慢方式进行，从而保证了机械运行的稳定性，适应处理薄而细小易变形工件处理的工艺要求d同时，电控系统设计满足工件转移时间不大于15s的技术指标要求。

(3)可实现多种真空热处理工艺，如气淬、油淬、气-油淬火工艺等。根据工艺要求，可方便地选择充气时间，如入油前或入油后充气，油搅拌时间，如工件入油前或入油后搅拌等。热处理工艺所需各程序时间均可由拨码开关设定，在工艺运行过程中可以修改或重新设置。

(4)电控系统的操作可实现手动、区间或自动方式，其操作简单灵活、适应性强、联锁功能可靠。选择手动方式时，区间自动和全自动运行断路，自动运行时，确定送料时，导轨在低位，操作人员设定好工艺参数后，只需启动自动按钮，即可完成工件所需要的热处理工艺操作过程。在手动运行时，根据模拟显示屏各开关的位置启动按钮，均为点动，机械变速运动，避免发生事故。

(5)为保证电控系统安全可靠地运行，研制了设备保护和故障报警系统，操作者根据声光显示，能较快地发现并及时排除故障。

①PLC可编程序控制器电池衰减指示，PLC电池寿命一般为5年，当PLC电池衰减时，CPU电池指示灯闪烁，可以从模拟显示屏观察到，提示操作人员更换电池，避免软件丢失。

②超温故障：当炉温比设定温度高时，报警器报警，灯光闪烁且自动断开加热系统，以保护设备，超温（额定温度）温度可由软件设定，操作方便。

③过载电流保护：当设备加热时，如加热电极与炉体或电极与电极之间产生短路时，出现过载电流，系统报警，同时自动切断加热系统。

④断水指示，当水源压力低于设备使用正常压力时，断水指示灯闪烁，向操作人员报警。

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