周浸循環(huán)腐蝕試驗箱的研制技術(shù)交流ppt課件

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,技 術(shù) 交 流,周浸循環(huán)腐蝕試驗箱的研制 —軟件開發(fā)部分,1,背景分析,,周浸腐蝕試驗箱是產(chǎn)品所腐蝕檢驗的主體設(shè)備 1、承擔(dān)著武鋼耐火耐候鋼、高強(qiáng)度耐候橋梁鋼、耐蝕重軌、高耐蝕鐵路用鋼等課題的研發(fā)工作，試驗任務(wù)量很大 。 2、現(xiàn)有一臺周浸腐蝕試驗箱已運行6年，隨著研究院開發(fā)的耐蝕鋼品種越來越多，試驗量越來越大，設(shè)備處于長期超負(fù)荷運行，已進(jìn)入故障多發(fā)期。 3、現(xiàn)在市售的周浸腐蝕試驗箱，并不能完全滿足試驗的需求。 試驗參數(shù)不能自動記錄，不利于分析試驗結(jié)果； 試驗的主要參數(shù)，如溫度、濕度、照度控制精度低，均勻性差，易造成平行樣間數(shù)據(jù)的分散。,2,需求分析,,產(chǎn)品的開發(fā)離不開先進(jìn)的腐蝕試驗手段； 開發(fā)周浸循環(huán)腐蝕試驗箱專用軟件，軟件滿足試驗的各種控制要求； 建立專家數(shù)據(jù)庫，發(fā)掘試樣的腐蝕規(guī)律，為耐腐蝕鋼種的開發(fā)提供更好的試 驗工具平臺； 武鋼、其它的大型鋼廠、科研院所有大量的需求。,高強(qiáng)度耐候橋梁鋼、耐蝕重軌等產(chǎn)品——市場上需求很大,3,國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,,日本須賀試驗機(jī)株式會社80年代制成了一種周期浸潤型復(fù)合腐蝕試驗機(jī)（DUV-VD -3型浸漬腐蝕試驗機(jī)）。它有浸漬-濕潤-干燥或者浸漬-干燥-濕潤兩種試驗循環(huán)順序可供選擇，適用于金屬材料以及電鍍、涂漆、防銹油等表面處理后的耐蝕性試驗。試樣由自動升降裝置上下移動，按設(shè)定的周期時間浸入腐蝕溶液，通入干燥空氣，在設(shè)定的順序和條件下反復(fù)循環(huán)進(jìn)行試驗。 Pourbaix使用一個帶有轉(zhuǎn)輪的精巧系統(tǒng)，試樣安裝在輪子的邊緣，它們可以浸入蒸餾水、NaHSO3（亞硫酸氫鈉）或NaCL溶液，這三種溶液可分別用來模擬加速鄉(xiāng)村氣氛、工業(yè)氣氛和海洋氣氛下的大氣腐蝕情況。當(dāng)輪子旋轉(zhuǎn)時將試樣升高移出溶液，在40-60℃溫度區(qū)間內(nèi)干燥。機(jī)內(nèi)用一個紅外燈泡的調(diào)節(jié)來代表陰天和晴天的不同條件。當(dāng)試樣浸入溶液時測定電極電動勢的變化情況。研究表明，幾個星期的實驗可與一年或更長時間的自然曝曬相匹配。 原航空航天工業(yè)部621所李牧錚等70年代也研究出一種類似的周期試驗箱，輪盤以一定速度旋轉(zhuǎn)帶動試樣周期浸入試驗溶液，浸入時間為1.5min，溫度為45±1℃，相對濕度75±5%，所用溶液是添加過硫酸鈉的氯化鈉溶液。,上述試驗機(jī)在浸潤時間、試樣表面溫度的控制方式、箱體結(jié)構(gòu)、控制精度等均不能滿足研究院耐腐蝕檢驗的要求，這些都需要重新設(shè)計、開發(fā)軟件，完善周浸循環(huán)腐蝕箱的功能。,4,性能要求,,控制周浸腐蝕試驗箱的溫度并保持溫度的一致性，溫度波動小。 在要求的范圍內(nèi)控制周浸腐蝕箱的濕度，控制精度好。 保證試樣表面溫度的一致性，試樣表面溫度在可控可調(diào)，控制精度高。 試驗參數(shù)可通過計算機(jī)設(shè)置和測量。 主軸轉(zhuǎn)速可控可調(diào)。 實現(xiàn)自動控制并確保安全。,開發(fā)的周浸循環(huán)腐蝕試驗箱軟件滿足以下性能要求：,5,采用的標(biāo)準(zhǔn),,鐵道部周浸腐蝕試驗箱要求 （TB/T 2375-93） 金屬和合金的腐蝕鹽溶液周浸試驗 （GB/T 19746-2005/ISO 11130:1999）,6,關(guān)鍵技術(shù)、難點和創(chuàng)新點,,通過采用電加熱棒加熱空氣，用熱空氣控制箱體溫度的方式，利用制冷 設(shè)備抑制過高溫度，實現(xiàn)溫度可調(diào)可控，為保證箱體內(nèi)溫度均勻，在箱 體內(nèi)安裝電扇，通過控制系統(tǒng)可實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，促進(jìn)箱體內(nèi)空氣自循環(huán)。 采用霧化器加濕，相對濕度傳感器測量，用相應(yīng)的解耦算法來進(jìn)行相對 濕度控制。 對紅外燈實行單燈控制，利用測量試樣表面溫度、負(fù)反饋電路和控制軟 件，進(jìn)行單個紅外燈輸出功率控制，實現(xiàn)試樣表面溫度可調(diào)可控。 通過自主集成系統(tǒng)，設(shè)計簡潔、直觀的人機(jī)界面，實現(xiàn)系統(tǒng)的計算機(jī)控 制。 采用符合用電安全的設(shè)計準(zhǔn)則，保證試驗的安全與穩(wěn)定。,關(guān)鍵技術(shù),7,關(guān)鍵技術(shù)、難點和創(chuàng)新點,,環(huán)境溫濕度的解耦控制 工件表面溫度和環(huán)境溫度的解耦控制 工件物料跟蹤,難點,8,關(guān)鍵技術(shù)、難點和創(chuàng)新點,,通過合理的內(nèi)部空氣循環(huán)控制，制冷裝置和加熱裝置的控 制，保持周浸腐蝕試驗箱內(nèi)溫度的均勻一致，波動誤差在 ±1℃。 解決濕度、溫度控制上的耦合作用，保證溫度、濕度均能 單獨精確控制。 試樣表面溫度控制精度高，通過高精度的傳感器和紅外燈 照 度控制，保證試樣表面溫度達(dá)到預(yù)定值和精度。 控制界面簡潔、直觀易于操作人員操作。,創(chuàng)新點,9,研究內(nèi)容及實施方案,,1、 控制系統(tǒng)配置圖,,10,研究內(nèi)容及實施方案,,2、 主軸步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動控制,,3、 試驗液槽和補(bǔ)充液槽液位控制,試驗溶液采用耐腐蝕泵加載，當(dāng)試驗輪72°圓心角對應(yīng)的共性區(qū)在液槽中 浸入到溶液時，通過液位開關(guān)動作，停止試驗溶液加載。試驗補(bǔ)充溶液通 過耐腐蝕泵加載到補(bǔ)充液槽中，當(dāng)達(dá)到設(shè)定液位或人工干預(yù)停止加載。實 驗過程中通過液位開關(guān)，電磁閥用實驗補(bǔ)充溶液補(bǔ)充消耗掉的試驗溶液， 以控制液面。,根據(jù)試驗轉(zhuǎn)動盤的大小和材質(zhì)，選擇0.8kW左右的電機(jī)。主軸轉(zhuǎn)速在 0.5~2r/h之間可調(diào)可控。,11,研究內(nèi)容及實施方案,,4、溫控系統(tǒng)工作原理及控制,,采用電加熱棒（兩臺）加熱空氣，用熱空氣控制箱體溫度，利用制冷設(shè)備 抑制過高溫度，實現(xiàn)40-50℃內(nèi)可調(diào)可控，控制溫度±1℃。為保證箱體內(nèi) 溫度均勻，在箱體內(nèi)安裝電扇，促進(jìn)箱體內(nèi)空氣自循環(huán)。 （1）加熱棒工作，功率可分3檔，兩加熱棒可分別控制，并且兩加熱棒位 于箱體的靠前的兩側(cè)安裝。溫度開關(guān)用以控制加熱棒和制冷設(shè)備的 啟、停。 （2）制冷設(shè)備采用循環(huán)水冷卻的方法，在箱體左右兩端分別安裝進(jìn)氣孔 和出氣孔，以便監(jiān)測箱體內(nèi)的溫度。其中循環(huán)水管上安裝兩位兩通 電磁閥，當(dāng)箱體內(nèi)溫度過高時，電磁閥導(dǎo)通。當(dāng)箱體內(nèi)溫度達(dá)到冷 卻溫度時，電磁閥關(guān)閉。需要注意的是：水冷裝置中的風(fēng)扇處于常 開狀態(tài)，以保證箱體內(nèi)的空氣循環(huán)流動。 （3）電扇啟、停動作，正常工作時，電扇保持工作狀態(tài)。,,環(huán)境溫度控制原理圖,12,研究內(nèi)容及實施方案,,5、霧化裝置工作原理及控制,,對濕度的控制，采用箱體內(nèi)霧化器加濕，用濕度傳感器進(jìn)行相對濕度控 制，實現(xiàn)60-80%RH內(nèi)可調(diào)可控，控制精度為≯2%RH。濕度傳感器控制 霧化器的啟、停，滿足濕度控制的需要。,,濕度控制原理圖,,13,研究內(nèi)容及實施方案,,6、紅外燈照度控制,,4臺紅外燈，對紅外燈實行單燈控制，利用測量試樣表面溫度和負(fù)反饋電 路，根據(jù)電壓分別進(jìn)行單個紅外燈功率控制，以保證試樣表面溫度在65- 75℃內(nèi)可調(diào)可控?？偣灿兴膫€控制回路。,,單個工件表面溫度控制原理圖,,,14,研究內(nèi)容及實施方案,,7、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),,數(shù)據(jù)經(jīng)PLC系統(tǒng)，上傳至上位機(jī)，實現(xiàn)工藝流程顯示、工件物流跟蹤、數(shù) 據(jù)庫管理、曲線查詢、數(shù)據(jù)報表查詢打印、報警、相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)定等。,,,,8、用電安全控制,停電保護(hù)——在設(shè)備運行中電網(wǎng)停電，電網(wǎng)恢復(fù)供電后，設(shè)備不自行運行。每次設(shè)備啟動都需要人工給出信號，設(shè)備才能啟動運行； 短路保護(hù)——設(shè)備運行中，由于電線老化或其它不明原因?qū)е略O(shè)備內(nèi)線路短路，設(shè)備能跳閘自動切斷電源； 過熱保護(hù)——設(shè)備運行過程中，由于控溫系統(tǒng)失靈，當(dāng)溫度達(dá)到報警保護(hù)溫度時，溫度開關(guān)給出信號，設(shè)備停機(jī)，自動切斷電源保護(hù)，報警保護(hù)溫度在60-70℃內(nèi)可調(diào)； 缺水保護(hù)——設(shè)備長時間運行，當(dāng)霧化器缺水，設(shè)備長時間達(dá)不到規(guī)定相對濕度（給出信號），或者其它原因?qū)е略囼炄芤盒孤?，不能滿足試驗最低需要時，可增加液位超低開關(guān)量信號或通過程序控制，實現(xiàn)設(shè)備停機(jī)； 設(shè)備接地保護(hù),15,研究內(nèi)容及實施方案,,9、技術(shù)難點和重點,,取Di=( Pi+1- Pi )–(Pi+1(t)- Pi(t)) Di -1=(Pi –Pi -1)–(Pi(t)–Pi -1(t)) Di和Di-1反映了相鄰?fù)ǖ缹χ魍ǖ纈的耦合作用，作為i通道模糊前饋解耦控 制器的輸入。模糊前饋解耦控制器的輸出為補(bǔ)償解耦信號βi，與主通道控 制器Di(s)的輸出信號ui疊加，作為被控量的控制量Ui。即Ui =ui+βi，其 中，βi=F(Di,Di -1)。,,,,,環(huán)境溫濕度的解耦控制、工件表面溫度和環(huán)境溫度的解耦控制，解耦控制 思路如下：,16,研究內(nèi)容及實施方案,,10、軟件功能設(shè)計——PLC部分,,（1）數(shù)據(jù)采集模塊：相關(guān)開關(guān)量和模擬量采集及標(biāo)度變換 （2）濾波模塊：模擬量的濾波處理軟件包 （3）通訊模塊：與儀表通訊，與上位機(jī)通訊處理軟件包 （4）環(huán)境溫度控制模塊：模糊算法軟件包 （5）工件表面溫度控制模塊：模糊PID算法軟件包 （6）環(huán)境濕度控制模塊：模糊算法軟件包 （7）溫濕度解耦控制模塊：含環(huán)境溫濕度及環(huán)境濕度與工件表面溫 度2個模糊解耦軟件包 （8）物料跟蹤模塊：工件物料跟蹤處理軟件包 （9）控制輸出模塊：相關(guān)開關(guān)量和模擬量控制輸出 （10）安全處理模塊：報警及特殊狀況處理,,,,,17,研究內(nèi)容及實施方案,,10、軟件功能設(shè)計——上位機(jī)部分,,（1）工藝流程畫面 （2）相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)定 （3）生產(chǎn)作業(yè)單 （4）工件物流跟蹤 （5）數(shù)據(jù)庫管理 （6）曲線記錄及查詢 （7）數(shù)據(jù)報表查詢打印 （8）報警記錄及查詢 （9）網(wǎng)頁遠(yuǎn)程發(fā)布,,,,,18,技術(shù)指標(biāo)和參數(shù),,,（1）控制周浸腐蝕試驗箱的溫度并保持溫度的一致性， 40～50℃可調(diào)，控制精度±1℃。 （2）在60-80%RH范圍內(nèi)控制周浸腐蝕箱的濕度，控制精度≯2%RH。 （3）保證試樣表面溫度的一致性，試樣表面溫度在65～75℃可控可 調(diào)，控制精度±1℃。 （3）試驗參數(shù)可通過計算機(jī)設(shè)置和測量。 （4）主軸轉(zhuǎn)速在0.5～2r/h之間可控可調(diào)。 （5）實現(xiàn)自動控制并確保安全。,,,,,技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)要求如下：,19,The End,謝 謝 ！,20,