介紹了大型真空鋁釬焊爐控制系統(tǒng)的開發(fā)。該控制系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能主要是溫度控制和邏輯控制，要求的控制點(diǎn)數(shù)多，各個(gè)被控對(duì)象互相關(guān)聯(lián)。控制系統(tǒng)核心為可編程序控制器。用CX-Programmer 軟件編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的控制和設(shè)置各種保護(hù)功能。可編程序控制器具有靈活方便、易于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。最終調(diào)試結(jié)果和真空爐投入使用后的狀態(tài)表明，該控制系統(tǒng)不但可以達(dá)到控制目標(biāo)，還可以保證設(shè)備長(zhǎng)期無(wú)故障運(yùn)行。

　　真空鋁釬焊是指在真空加熱狀態(tài)下，用熔點(diǎn)比基體金屬低的液態(tài)釬料填充基體金屬間隙而形成牢固結(jié)合的焊接方法，填充基體金屬微小間隙的過程是靠毛細(xì)管吸力完成的。我國(guó)自20世紀(jì)80年代至90年代，真空鋁釬焊工藝和真空鋁釬焊設(shè)備得到了較大發(fā)展，提出了成熟的小型鋁制板翅式換熱器的工藝規(guī)程和對(duì)鋁釬焊設(shè)備的技術(shù)要求。21世紀(jì)初，由于大型鋁制板翅式換熱器制造工藝的需要，國(guó)內(nèi)研制開發(fā)成功了大型真空鋁釬焊爐。

　　隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，自動(dòng)化控制水平也越來(lái)越高，但是可編程序控制器(program logic control，以下簡(jiǎn)稱PLC) 作為一種控制裝置，能夠把計(jì)算機(jī)的完備功能、靈活性、通用性等優(yōu)點(diǎn)和繼電器系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)集于一身，并且能夠適應(yīng)工業(yè)環(huán)境。所以，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.jnannai.com/)認(rèn)為可編程序控制器在真空鋁釬焊爐電氣控制系統(tǒng)中作為控制核心來(lái)使用，是有其明顯優(yōu)勢(shì)的。可編程序控制器目前在大部分中、小型真空鋁釬焊爐中已經(jīng)得到應(yīng)用，在大型真空鋁釬焊爐控制系統(tǒng)中，被控制的點(diǎn)數(shù)很多，需要設(shè)置復(fù)雜的連鎖保護(hù)，要在原有基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的開發(fā)。

　　本文以某型號(hào)的大型真空鋁釬焊爐為例，提出機(jī)械系統(tǒng)的用電點(diǎn)，提出整體思路，進(jìn)行系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)。

1、真空鋁釬焊爐的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

　　為了更好的闡述電氣控制系統(tǒng)，首先介紹該型號(hào)的真空鋁釬焊爐的機(jī)械結(jié)構(gòu)，如圖1所示。真空鋁釬焊爐的主體是由加熱室、爐體、前后爐門以及各個(gè)功能部件組成。加熱室安裝在爐體內(nèi)，由多個(gè)加熱電阻和保溫層構(gòu)成，加熱電阻通過爐體外部電極和電纜的連接構(gòu)成28個(gè)加熱小區(qū)，每個(gè)小區(qū)分別由一套可控硅調(diào)壓電源回路供電：爐體為雙層水冷夾套式結(jié)構(gòu)，上面焊接有釬焊爐必需的功能部件，并和前后爐門構(gòu)成真空室：前后爐門也為雙層水冷夾套式結(jié)構(gòu)，分別安裝在可沿著與爐體軸線垂直方向平移的爐門車上，爐門還可在爐門車上靠氣缸的驅(qū)動(dòng)作沿著爐體軸線方向的平移，爐門的兩個(gè)方向的平移使?fàn)t門能夠打開和關(guān)閉。

　　真空釬焊爐的外圍系統(tǒng)包括真空系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)和爐外裝料車。

圖1 大型真空鋁釬焊爐機(jī)械系統(tǒng)圖

　　鋁合金釬焊對(duì)真空系統(tǒng)的要求極高，真空系統(tǒng)不但要有足夠強(qiáng)大的真空獲得能力，而且在釬焊前保溫段和最后釬焊保溫段，均應(yīng)有足夠的能力保證大量氣體揮發(fā)時(shí)爐內(nèi)真空度保持在10 ^-3 Pa 數(shù)量級(jí)，這要求真空系統(tǒng)有較快和穩(wěn)定的抽速。該型號(hào)真空釬焊爐配置的真空機(jī)組為5套，每套真空機(jī)組的配置：主泵是高真空油擴(kuò)散泵，油擴(kuò)散泵屬于一種蒸汽射流泵，它具有抽速大、極限真空高的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械泵機(jī)組的作用是預(yù)抽真空和作為擴(kuò)散泵的前級(jí)泵，它是由羅茨泵和滑閥泵組成的：維持泵選用旋片泵，它可以保證設(shè)備開始工作前擴(kuò)散泵預(yù)加熱時(shí)泵腔內(nèi)保持一定的真空度，也可保證在工作完成后擴(kuò)散泵冷卻過程中，為節(jié)省能源而停用羅茨泵和滑閥泵時(shí)，擴(kuò)散泵不會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)散泵油氧化情況;每套真空機(jī)組的閥門包括大閥、前級(jí)閥、預(yù)抽閥和機(jī)組放氣閥。水冷系統(tǒng)用于冷卻釬焊爐爐壁、擴(kuò)散泵、羅茨泵、滑閥泵和旋片泵。主進(jìn)水管安裝電接點(diǎn)水壓表，供水水壓不足時(shí)報(bào)警。各路水流經(jīng)被冷卻部件后流到回水槽中，回水槽與主回水管相連接。設(shè)備帶有惰性氣體充氣接口，并配置手動(dòng)球閥和手動(dòng)針閥等裝置。根據(jù)需要，可在預(yù)抽真空階段實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)充氮?dú)庵脫Q。

　　設(shè)備設(shè)置氣動(dòng)系統(tǒng)，系統(tǒng)由氣源三聯(lián)件及各管路、密封件等組成，氣動(dòng)系統(tǒng)管路可承受的壓力0.8 ～1 MPa，用于設(shè)備上靠氣缸驅(qū)動(dòng)的部件，包括大閥、前級(jí)閥、預(yù)抽閥以及前后爐門。工件車用于裝卸工件，它的主體是車架，車架的尺寸與裝卡后工件的最大尺寸相匹配，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上足以承受負(fù)載的總質(zhì)量。固定在地面上的軌道用于支撐車架和作為車架運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向，車架的前進(jìn)和后退是由固定在地坑內(nèi)的減速電機(jī)(功率為2.2 kW) 驅(qū)動(dòng)的，車架向爐體方向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)車架上的導(dǎo)軌與加熱室內(nèi)的方截面導(dǎo)軌的對(duì)接，另一組固定在車架上減速電機(jī)(功率為2.2 kW) 驅(qū)動(dòng)能夠沿導(dǎo)軌活動(dòng)的工件拖車前進(jìn)和后退，使和滾輪組件一起運(yùn)動(dòng)的工件沿著爐內(nèi)和車架上的導(dǎo)軌進(jìn)出，實(shí)現(xiàn)裝、卸料過程。車架的運(yùn)動(dòng)以及工件的進(jìn)出爐都有行程開關(guān)限位，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌的準(zhǔn)確對(duì)接和工件進(jìn)出爐到位。

2、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)

2.1、機(jī)械系統(tǒng)用電點(diǎn)和控制系統(tǒng)總體布局

　　對(duì)于真空釬焊工藝來(lái)說，釬焊爐最重要的兩個(gè)性能是真空度和加熱性能，機(jī)械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)都是圍繞著這兩個(gè)性能來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)釬焊爐的功能，這兩大系統(tǒng)是密不可分的。設(shè)備用電點(diǎn)即是設(shè)備的機(jī)械系統(tǒng)中和電氣控制相關(guān)的點(diǎn)，也就是機(jī)械系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)的結(jié)合點(diǎn)，表1 匯總了該設(shè)備的關(guān)鍵用電點(diǎn)：

　　基于這臺(tái)設(shè)備的機(jī)械系統(tǒng)，構(gòu)建以PLC為核心的電氣控制系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)的整體布局可由圖2來(lái)說明。

圖2 控制系統(tǒng)的整體布局

　　電氣控制系統(tǒng)可以分為兩部分，溫度控制部分和邏輯控制部分，溫度控制主要由控溫表來(lái)完成(見表1和圖2) ，邏輯控制部分由PLC 來(lái)完成，上位機(jī)上的組態(tài)軟件作為主監(jiān)控界面。電氣系統(tǒng)的開發(fā)過程分為硬件系統(tǒng)的開發(fā)和軟件系統(tǒng)的開發(fā)，硬件設(shè)計(jì)主要包括加熱回路、真空泵回路、運(yùn)行車回路和儀表的選型等。