TrustPLC CTSC-200系列产品在超低温深冷箱中的应用
- 关键词：TrustPLC,超低温深冷箱
- 作者：深圳合信
- 摘要：本文介绍了超低温深冷箱的深冷工艺。根据深冷工艺介绍，结合TrustPLC CTSC-200系列产品的特点，描述了均匀深冷的实现过程就是通过PLC进行控制的，重点突出TrustPLC CTSC-200系列产品在超低温深冷箱中应用的优势。
摘要：本文介绍了超低温深冷箱的深冷工艺。根据深冷工艺介绍，结合TrustPLC CTSC-200系列产品的特点，描述了均匀深冷的实现过程就是通过PLC进行控制的，重点突出TrustPLC CTSC-200系列产品在超低温深冷箱中应用的优势。
一、 工艺介绍
对金属等材料进行深冷及超深冷处理，可以大大的稳定、细化组织、降低内应力、稳定工件尺寸、增加工件的耐磨及耐冲击性，从而达到提高工件精度延长工件寿命的作用，因此超低温深冷箱应运而生。
图一：超低温深冷箱（左：箱体，右：液氮瓶）
深冷工艺包括以下几个内容：
1、深冷前处理；2、处理温度； 3、处理时间； 4、降温速度； 5、深冷次数； 6、深冷后处理
我们最为关心的是2、3、4、5这几个点。一般对某工件进行深冷处理，不能迅速降温，要缓慢均匀逐渐降温，所以要进行分段处理。把整个过程分成好几段进行，每段又包括冷却和保温阶段。从当前温度在规定时间内缓慢冷却到此段的设定温度（即冷却阶段），然后在一段时间内维持这个设定温度（即保温阶段），当这一段走完，就进行第二段，如此一直走完所有设定段。具体要设定多少段，每段要设定多大冷却温度、多长冷却时间和保温时间，要看具体工件属性和经验，我们在这里只提供这个操作功能以方便设定。
二、 技术方案
它要求控温范围：室温～-190℃，控温精度：�2℃，降温速度：0℃～80℃/h
以液氮为制冷剂，利用液氮汽化吸热以及低温氮气吸热制冷，可以达到深冷的效果。该系统由箱体、液氮瓶等组成。我们通过控制液氮瓶进入箱体氮气的流量来控制箱体里面的温度。
图二：设备示意图
如上图，
冷却：液氮瓶1发出氮气，通过阀门1，在箱体经过迂回的管道，然后流入液氮瓶2进行回收。
充氮：液氮瓶2发出氮气，通过阀门2，流入箱体内，风机把箱体里的氮气吹散，使箱体里的温度均匀，然后氮气经过出口散发到空气中。
“冷却”动作降温缓慢，不能降到很低的温度，如-140℃以下，回收了氮气。而“充氮”动作降温迅速，可以降到很低的温度，消耗氮气。
一般情况下进行“冷却”，在设定温度与当前温度相差超过5℃时，也进行“充氮”。
当压力计达到一定值，或温度已到-140度还需往下降温时，就需要“充氮”，关闭“冷却”。
此系统用到TrustPLC CTSC-200系列产品进行控制，具体配置为：CPU224 （晶体管） 231-7PB ，人机界面用的是WeinView MT506M。
三、 控制要点
a) 采用CTSC 231-7PB热电阻模块，测量精度高，误差小。
b) 程序中用到了CT的PID_T功能块，能较好的对超低温进行控制。
PID_T功能块是集成在CPU内部，不占用用户程序空间，无需复杂编程，只需调用和设置一些简单的参数就可以使用，温度控制准确。
c) 如何在冷却时间内让当前温度均匀降至设定的冷却温度。
我们不能一下子把某段的设定温度作为PID_T的给定值，要把设定温度在设定时间范围内细分成很多份，以此来逐渐的接近设定温度，最终达到并稳定在设定温度。