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内容摘要：通过利用可编程序控制器设计改造加热烘干炉，此系统替代了传统的晶闸管智能模块、移相调控器等元件的应用，利用程序控制、采样、反馈等环节，实现自动、安全、准确地对电气设备干燥温度控制的全过程。
关键词：可编程序控制器 固态继电器 加热干燥 应用
【分类号】TM571.61
1、前言
电动机、变压器等电气设备在检修、更换绕组后，要进行浸漆干燥处理，干燥过程根据不同绝缘等级的设备进行预热、低温干燥、高温干燥的温度和时间都有严格的要求。烘干的质量关系到设备的检修质量及运行周期。因此，必须保证有安全可靠的干燥工艺。
2、设计改造干燥炉目的
辽阳石化公司仪表厂原有的干燥炉为DFH10型电热鼓风恒温干燥箱，是人工手动控制电接点温度计形式。加热炉加热温度、时间用手动控制往往超时或因温度失控，破坏了干燥工艺，甚至烧毁电气设备。另外，由于干燥炉的控制、保护系统不完善，经常发生故障，烧毁电炉电阻和控制系统，造成人工和能源的浪费，严重影响了生产。
现利用可编程序控制器设计改造加热烘干炉。通过程序控制主、辅加热执行元件（电炉电阻）；温控仪控制固态继电器的导通和断开进行间歇性的工作方式来控制辅加热执行元件。固态继电器的应用替代了晶闸管智能模块、移相调控器等元件的使用。经过几年的应用，能够安全、准确、自动地完成对电气设备浸漆干燥的温度控制。
3、可编程序控制器在加热烘干炉中的应用
3.1主回路
主回路利用现有的电加热炉电阻。首先将加热炉内的电炉电阻分为两组，一组为主执行元件，功率为14KW；另一组为辅执行元件，功率为5KW。主执行元件加热管的工作状态受可编程序控制器的程序控制，在系统中起到升温作用；辅执行元件加热管由温控仪控制固态继电器的导通和断开进行间歇性的工作，在系统中起到保温作用。
3.2控制回路各元件的作用
（1）EASY-4型可编程序控制器（PLC）的程序为系统的主导部分，控制主执行元件、辅执行元件（电炉电阻）及整个系统的运作。将合闸按钮SB1、分闸按钮SB2、电接点温度计的上下限触点和温控仪的高温报警分别作为PLC的I1、I2、I3输入点；将接触器KM1、KM2、KM3作为主执行元件、辅执行元件、搅拌风机的输出点。
（2）PXW-9温控仪进行温度、时间的设定，及控制固态继电器的间歇性的工作；将加热炉内的反馈温度送至温控仪和PLC。
（3）SSR-380D25固态继电器也称固态开关（无触点开关），代替传统的电磁式继电器，切换速度快、价格低、寿命长。电压380V，电流为25A。根据程序接收由温控仪发出的0～10VDC信号间歇性地接通或断开辅执行元件，对系统进行保温工作。其代替了晶闸管智能模块和移相调控器的功能，使电路变得简单适用。
（4）热电偶为利旧元件；其作为反馈元件，将炉内温度分别反馈给可编程序控制器（PLC）和温控仪，作为此系统内温度调节的电路接触开关。
3.3工作原理
（1）主执行元件（14KW电炉电阻）升温工作过程
合上电源开关，可编程序控制器（PLC）、温控仪电源得电，系统没有故障并且干燥时间没有达到要求时，在温控仪设定干燥温度、电接点温度计设定超高温报警温度后，按下启动按钮SB1，根据程序运行，PLC的输出点Q1有输出，接触器KM1吸合，主执行原件（14KW电炉电阻）进行工作，加热炉内的温度开始升高。根据绝缘等级不同的材料温控仪所设定不同的干燥温度和时间，此时炉内的电接点温度计反馈炉内的温度，在干燥炉内的温度没有达到所设定的温度之前，主执行元件一直工作，炉内温度持续增长升高，直到达到所设定的干燥温度。
当炉内的温度达到所设定的温度要求后， 根据程序控制PLC的输出点Q1停止输出，主执行元件（14KW电炉电阻）停止工作。加热炉内温度保持在所设定的温度。
（2）辅执行元件（5KW电炉电阻）保温工作过程
主执行元件（14KW电炉电阻）停止工作后，加热炉内温度保持在所设定的工作温度。若炉内温度下降时，此时，辅执行元件在可编程序控制器（PLC）和固态继电器的配合下开始间歇性的工作，（辅执行元件工作的目的是在外界环境温度变化或炉内温度过低时工作。）若炉内的温度低于所设定的值时，热电偶反馈炉内的温度信号给温控仪，温控仪输出0～10VDC信号给固态继电器3、4端子，主回路中1、2端子导通，固态继电器导通，可编程序控制器（PLC）输出点Q2有输出，接触器KM2吸合，辅执行元件开始加热，使降低了的炉内温度再次升高。
当炉内的温度再一次达到设定值时，热电偶反馈炉内的温度信号给温控仪，温控仪输出0～10VDC信号关断，固态继电器不导通，可编程序控制器（PLC）输出点Q2无输出，此时辅执行原件（5KW电炉电阻）停止工作。
温控仪发出0～10VDC控制固态继电器参与调节温度，保证了工艺要求，并可通过程序改变主、辅元件的工作状态。这种方式的应用节省了三相交流模块及移相器的应用，大大节约了开资。
（3）保护设计
此系统有完善的保护功能。原有的电接点温度计有下限触点和上限触点。下限触点所设定值是主执行元件的开始加热的温度，上限触点设定值是温度过高的超高温报警温度，作为因温控仪损坏的后备保护。
当加热炉内温度达到所设定的高温报警上限（一般高于正常设定工作温度上限值10℃）时，温控仪将根据热电偶反馈的信号，通过温控仪高温报警7、8端子输入给可编程序控制器（PLC），此时可编程序控制器（PLC）输出点Q1、Q2均关断输出，主执行元件、辅执行元件加热停止，加热炉停止工作；当热电偶烧断时或温控仪表失灵时，根据PLC程序设定系统故障，加热炉全面停止工作，这种双保险的保护系统保证了电炉的安全运行。
（4）辅助回路
一台功率为0.75KW的三相电动机作为搅拌电机进行炉内热空气温度的搅拌，当主执行元件工作计时后，根据PLC程序控制，PLC的输出点Q3有输出，接触器KM3吸合，此电动机工作，搅拌炉内热空气使炉温上下均匀。此电机的工作状况由可编程序控制器（PLC）程序控制为间歇性工作。
固态继电器工作时容易发热，当辅执行元件工作时，PLC的程序控制箱内的散热风机开始工作，保证了固态继电器工作的环境。
4、結束语
使用时，可编程序控制器（PLC）内的程序已全部输入完成，只需启动按钮起动，在温控仪表上设定所需的干燥温度，并在电接点温度计上分别设定下限开始工作温度和上限超高温报警温度即可使用，操作简单明了。
加热炉两组加热元件间歇性工作性质节约了电能；可编程序控制器（PLC）的程序自动控制节省了晶闸管智能模块等元件的应用，并且提高了效率，保证了干燥的质量。
改造后的电加热炉经过多年的应用，没有任何故障发生，至今仍应用于电修车间内。
参考文献
1 中国石油化工集团公司中国石油化工股份有限公司 《石油化工设备维护检修规程 第六册 电气设备》北京 中国石化出版社 2004
2厉玉鸣.化工仪表及自动化.第4版.北京：化学工业出版社，2010：96-186
关键词：可编程序控制器 固态继电器 加热干燥 应用
【分类号】TM571.61
1、前言
电动机、变压器等电气设备在检修、更换绕组后，要进行浸漆干燥处理，干燥过程根据不同绝缘等级的设备进行预热、低温干燥、高温干燥的温度和时间都有严格的要求。烘干的质量关系到设备的检修质量及运行周期。因此，必须保证有安全可靠的干燥工艺。
2、设计改造干燥炉目的
辽阳石化公司仪表厂原有的干燥炉为DFH10型电热鼓风恒温干燥箱，是人工手动控制电接点温度计形式。加热炉加热温度、时间用手动控制往往超时或因温度失控，破坏了干燥工艺，甚至烧毁电气设备。另外，由于干燥炉的控制、保护系统不完善，经常发生故障，烧毁电炉电阻和控制系统，造成人工和能源的浪费，严重影响了生产。
现利用可编程序控制器设计改造加热烘干炉。通过程序控制主、辅加热执行元件（电炉电阻）；温控仪控制固态继电器的导通和断开进行间歇性的工作方式来控制辅加热执行元件。固态继电器的应用替代了晶闸管智能模块、移相调控器等元件的使用。经过几年的应用，能够安全、准确、自动地完成对电气设备浸漆干燥的温度控制。
3、可编程序控制器在加热烘干炉中的应用
3.1主回路
主回路利用现有的电加热炉电阻。首先将加热炉内的电炉电阻分为两组，一组为主执行元件，功率为14KW；另一组为辅执行元件，功率为5KW。主执行元件加热管的工作状态受可编程序控制器的程序控制，在系统中起到升温作用；辅执行元件加热管由温控仪控制固态继电器的导通和断开进行间歇性的工作，在系统中起到保温作用。
3.2控制回路各元件的作用
（1）EASY-4型可编程序控制器（PLC）的程序为系统的主导部分，控制主执行元件、辅执行元件（电炉电阻）及整个系统的运作。将合闸按钮SB1、分闸按钮SB2、电接点温度计的上下限触点和温控仪的高温报警分别作为PLC的I1、I2、I3输入点；将接触器KM1、KM2、KM3作为主执行元件、辅执行元件、搅拌风机的输出点。
（2）PXW-9温控仪进行温度、时间的设定，及控制固态继电器的间歇性的工作；将加热炉内的反馈温度送至温控仪和PLC。
（3）SSR-380D25固态继电器也称固态开关（无触点开关），代替传统的电磁式继电器，切换速度快、价格低、寿命长。电压380V，电流为25A。根据程序接收由温控仪发出的0～10VDC信号间歇性地接通或断开辅执行元件，对系统进行保温工作。其代替了晶闸管智能模块和移相调控器的功能，使电路变得简单适用。
（4）热电偶为利旧元件；其作为反馈元件，将炉内温度分别反馈给可编程序控制器（PLC）和温控仪，作为此系统内温度调节的电路接触开关。
3.3工作原理
（1）主执行元件（14KW电炉电阻）升温工作过程
合上电源开关，可编程序控制器（PLC）、温控仪电源得电，系统没有故障并且干燥时间没有达到要求时，在温控仪设定干燥温度、电接点温度计设定超高温报警温度后，按下启动按钮SB1，根据程序运行，PLC的输出点Q1有输出，接触器KM1吸合，主执行原件（14KW电炉电阻）进行工作，加热炉内的温度开始升高。根据绝缘等级不同的材料温控仪所设定不同的干燥温度和时间，此时炉内的电接点温度计反馈炉内的温度，在干燥炉内的温度没有达到所设定的温度之前，主执行元件一直工作，炉内温度持续增长升高，直到达到所设定的干燥温度。
当炉内的温度达到所设定的温度要求后， 根据程序控制PLC的输出点Q1停止输出，主执行元件（14KW电炉电阻）停止工作。加热炉内温度保持在所设定的温度。
（2）辅执行元件（5KW电炉电阻）保温工作过程
主执行元件（14KW电炉电阻）停止工作后，加热炉内温度保持在所设定的工作温度。若炉内温度下降时，此时，辅执行元件在可编程序控制器（PLC）和固态继电器的配合下开始间歇性的工作，（辅执行元件工作的目的是在外界环境温度变化或炉内温度过低时工作。）若炉内的温度低于所设定的值时，热电偶反馈炉内的温度信号给温控仪，温控仪输出0～10VDC信号给固态继电器3、4端子，主回路中1、2端子导通，固态继电器导通，可编程序控制器（PLC）输出点Q2有输出，接触器KM2吸合，辅执行元件开始加热，使降低了的炉内温度再次升高。
当炉内的温度再一次达到设定值时，热电偶反馈炉内的温度信号给温控仪，温控仪输出0～10VDC信号关断，固态继电器不导通，可编程序控制器（PLC）输出点Q2无输出，此时辅执行原件（5KW电炉电阻）停止工作。
温控仪发出0～10VDC控制固态继电器参与调节温度，保证了工艺要求，并可通过程序改变主、辅元件的工作状态。这种方式的应用节省了三相交流模块及移相器的应用，大大节约了开资。
（3）保护设计
此系统有完善的保护功能。原有的电接点温度计有下限触点和上限触点。下限触点所设定值是主执行元件的开始加热的温度，上限触点设定值是温度过高的超高温报警温度，作为因温控仪损坏的后备保护。
当加热炉内温度达到所设定的高温报警上限（一般高于正常设定工作温度上限值10℃）时，温控仪将根据热电偶反馈的信号，通过温控仪高温报警7、8端子输入给可编程序控制器（PLC），此时可编程序控制器（PLC）输出点Q1、Q2均关断输出，主执行元件、辅执行元件加热停止，加热炉停止工作；当热电偶烧断时或温控仪表失灵时，根据PLC程序设定系统故障，加热炉全面停止工作，这种双保险的保护系统保证了电炉的安全运行。
（4）辅助回路
一台功率为0.75KW的三相电动机作为搅拌电机进行炉内热空气温度的搅拌，当主执行元件工作计时后，根据PLC程序控制，PLC的输出点Q3有输出，接触器KM3吸合，此电动机工作，搅拌炉内热空气使炉温上下均匀。此电机的工作状况由可编程序控制器（PLC）程序控制为间歇性工作。
固态继电器工作时容易发热，当辅执行元件工作时，PLC的程序控制箱内的散热风机开始工作，保证了固态继电器工作的环境。
4、結束语
使用时，可编程序控制器（PLC）内的程序已全部输入完成，只需启动按钮起动，在温控仪表上设定所需的干燥温度，并在电接点温度计上分别设定下限开始工作温度和上限超高温报警温度即可使用，操作简单明了。
加热炉两组加热元件间歇性工作性质节约了电能；可编程序控制器（PLC）的程序自动控制节省了晶闸管智能模块等元件的应用，并且提高了效率，保证了干燥的质量。
改造后的电加热炉经过多年的应用，没有任何故障发生，至今仍应用于电修车间内。
参考文献
1 中国石油化工集团公司中国石油化工股份有限公司 《石油化工设备维护检修规程 第六册 电气设备》北京 中国石化出版社 2004
2厉玉鸣.化工仪表及自动化.第4版.北京：化学工业出版社，2010：96-186