[发明专利]辉光离子氮化炉计算机多闭环控制系统

说明书

技术领域

本发明属于一种计算机自动控制辉光离子渗氮装置，更具体地说它是一种辉光离子氮化炉计算机多闭环控制系统。

背景技术

金属零件在离子氮化炉内的生产工艺生程中，按照渗氮工艺要求需要在真空容器中通入渗氮介质、如氮气、氢气、氨气、含碳气氛、含硫气氛等，并在真空容器内的阴阳极间施加直流高压脉冲(600伏-1000伏)、使气体电离形成辉光放电、在离子渗氮过程中涉及零件的温度(510-560度)、真空容器的压力(10Pa-400Pa)、通入多种气体(NH₃、N₂、H₂、CO₂)的质量流量控制、以及工艺生产的渗氮时间(8-30小时)等工艺所需的物理参数，电参数有输出的直流电压、直流电流、输出高压脉冲的占空比(调节电流)等电参数。

在常规的离子渗氮设备中这些复杂的生产过程是由熟练工人来进行操作的，执行过程中的工艺参数由工艺操作者按照经验手动调节，本发明将每一个渗氮工艺过程中的所有工艺参数都能够实现自动控制。渗氮工艺的过程中的传统的工艺操作、执行过程中很难做到按照既定的工艺路线和工艺参数进行规范的执行，由此导致相同牌号相同前期预先热处理的金属零件的离子渗氮工艺再现性差，批量生产时工艺执行会出现同批次同材质的零件氮化层的硬度及渗层的深度出现偏差。工艺工程中的工艺参数变化无法得到及时的控制，对渗氮过程中各种参数的查询和工艺执行的过程无法进行准确的分析。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种辉光离子氮化炉计算机多闭环控制系统。

本发明的目的是通过如下措施来达到的：辉光离子氮化炉计算机多闭环控制系统，它包括离子氮化炉体，位于离子氮化炉体内的阴极盘，位于所述阴极盘上的工件，所述的离子氮化炉体位于底座上，有电动机通过皮带与真空泵连接，真空泵通过抽气管道通入离子氮化炉体内，在抽气管道上有真空碟阀；其特征在于还包括压力闭环控制系统，第一流量闭环控制系统，第二流量闭环控制系统，和温度闭环控制系统；

所述的压力闭环控制系统包括依次连接的压力变送器、第一数字调节器和三相变频器，所述的压力变送器通过数据采集通道连接离子氮化炉体、压力变送器输出信号连接到数字调节器，数字调节经过PID运算后输出信号和三相变频器相连接，通过三相变频器控制真空泵的转速，从而达到自动将氮化炉体内的压力控制在设定值范围内。所述的三相变频器通过三相交流电源连接电动机；

所述的第一流量闭环控制系统包括依次连接的第一流量传感器、第二数字调节器和第一流量控制器，所述的第一流量传感器通过数据采集通道连接离子氮化炉体，按照操作者设定的工艺流量值自动控制进气流量，所述的第一流量控制器通入气体输送通道；

所述的第二流量闭环控制系统包括依次连接的第二流量传感器、第三数字调节器和第二流量控制器，所述的第二流量传感器通过数据采集通道连接离子氮化炉体，按照操作者设定的工艺流量值自动控制进气流量，所述的第二流量控制器通入气体输送通道；

所述的温度闭环控制系统包括依次连接的温度传感器、第四数字调节器和离子加热脉冲电源，所述的温度传感器通过数据采集通道连接离子氮化炉体，所述离子加热脉冲电源通过导线连接离子氮化炉体。

在上述技术方案中，还包括工业控制计算机(带触摸屏)，所述的触屏工业控计算机制通过485通信数据总线分别连接第一数字调节器，第二数字调节器，第三数字调节器，第四数字调节器,所述的工业控制计算机与位于离子加热脉冲电源内的编程控制器(PLC)连接。

在上述技术方案中，所述的第一流量控制器通过气体输送分通道通入气体输送通道。

在上述技术方案中，所述的离子加热脉冲电源内设置有可编程控制器(PLC)。

本发明具有如下优点：①可以保证在离子渗氮工艺的实施过程中所有工艺参数都能得到一个独立的闭环自动控制系统，并能独立的和上位机(工业控制计算机或计算机)进行数据交换，接受指令并能在上位机上方便的查询历史数据等。②计算机系统按照工艺需要可同时与组成的多个闭环控制系统进行数据交换，实时监控记录工艺过程中的工艺参数的变化情况，下位机(包括第一数字调节器，第二数字调节器，第三数字调节器，第四数字调节器和编程控制器)则可以通过工艺参数独立闭环控制系统精确地实施过程控制。③能在离子渗氮工艺执行过程中精确地控制各个工艺参数，精度可控制在±0.5％。

附图说明

图1为本发明辉光离子氮化炉计算机多闭环控制系统的结构示意图。