UDC控制仪表、DPR记录仪表在热处理设备中的应用

江智轩

(昌河飞机工业(集团)有限责任公司，江西 景德镇 333002)

1 UDC系列控制仪表概述

霍尼韦尔UDC系列控制仪表是一种基于微处理器的独立控制器，具有高性能、高精度、操作简单、适用范围广等优点。输入信号多样化，可连接热电偶、热电阻等温度传感器以及真空、压力等传感器；输出信号类型可选择继电器、电流、SSR等多种模式；同时具有程序段设定、报警、多回路控制、双重控制等功能，可以实现温度、压力及其他过程变量的完美控制[1]，在昌河飞机工业(集团)有限责任公司的各种热处理设备上已经广泛应用。霍尼韦尔温控仪表主流型号有UDC1200、UDC2500、UDC3300以及UDC3500，可根据热处理设备实际控制类型进行选型，在仪表内部完成相关参数设定组态后进行应用。

以UDC2500型号为例，仪表外观如图1，组态参数菜单如图2。通过Setup按键可以进行主菜单选择、Function按键进行子菜单选择、上下按键调整参数值、Display按键用于仪表下排显示参数切换、M-A Reset用于手自动交替选择及重置限位继电器、SP Select用于设定程序启动，仪表操作简便，且各型号仪表操作及参数设置方法大同小异。参数设定过程中主要使用到TUNING(PID参数设定)、OUTALG(输出类型选择)、INPUT(输入信号设定)、CONTRL(控制参数设定)、COM(通讯参数设定)等几个菜单。

图1 UDC2500控制仪表Fig.1 Control instruments of UDC2500

图2 UDC2500组态参数表Fig.2 UDC2500 parameter list

2 UDC系列控制仪表应用案例

2.1 法国ETUVES烘箱UDC1200控制仪表的应用(温度控制)

该设备使用J型铠装热电偶作为控温热电偶，在炉膛上方具有4个加热单元、4个循环风机以及4个冷却排风机，控温系统由4块独立的UDC1200仪表单独进行控制。该仪表使用了1组信号输入端子，3组信号输出端子，1组通讯端子。输入端子连接炉内控温热电偶温度信号，3组输出信号分别用于控制SSR通断进行加热、炉内冷却风机的启动停止以及传输温度信号至记录仪表进行打印。当炉内温度小于仪表设定值时，仪表输出信号至SSR固态继电器控制其接通启动加热[2]，通过P、I、D参数综合控制使升温不过冲、保温稳定，需要降温时仪表停止加热输出；同时输出信号使冷却风机交流接触器吸合，冷却风机运转将炉内热量排出，实施降温。该仪表能够通过RS485通讯实现与上位机的数据传输[3]，通过上位机编写工艺程序，并实时监控温度数据。UDC1200仪表控制系统示意图如图3。

图3 UDC1200控制温度示意图Fig.3 Schematic diagram of UDC1200 temperature control

2.2 美国威斯康辛烘箱UDC2500控制仪表的应用(温度及真空控制)

该设备用于复合材料的胶接固化，在加热系统的基础上还配备了一套抽真空系统，用于复合材料真空袋抽真空。加热控制系统与真空控制系统均使用UDC2500系列仪表进行控制，但仪表内部所带模块组件有所不同。加热系统使用UDC2500-C0系列仪表，使用1组输入2组输出，输入端子连接炉内控温热电偶温度信号，2组输出端子分别用于输出4～20 mA电流至调功器控制加热电流[4]以及输出控制排气风门开启闭合的辅助信号，温控仪表控制系统示意图如图4。真空控制仪表使用UDC2500-EE系列仪表，双机电继电器输出。当真空度低于设定值时，仪表继电器1闭合，抽真空电磁阀通电打开，开始抽真空。当真空度大于设定值时，继电器1断开，继电器2闭合，进气阀通电打开，开始通大气降低真空度。 真空控制仪表控制系统示意图如图5。

图4 UDC2500温度控制示意图Fig.4 Schematic diagram of UDC2500 temperature control

图5 UDC2500真空控制示意图Fig.5 Schematic diagram of UDC2500 vacuum control

2.3 德国肖茨热压罐(温度控制)

德国肖茨热压罐采用UDC2500系列仪表作为控温表，输出类型选择单回路4～20 mA电流输出。当仪表输出≥50%时，输出12～20 mA电流至转换器，等量变换为4～20 mA至调功器开始加热；仪表输出≤50%时，输出4～12 mA电流至两个口径不同的冷却阀组，用于保温调节及冷却，仪表控制示意图如图6。

图6 热压罐UDC2500温度控制示意图Fig.6 Schematic diagram of UDC2500 temperature control for the autoclave

综上对3种热处理设备上的霍尼韦尔UDC控制仪表的应用情况进行了简单说明，通过应用UDC系列仪表，温度、真空、压力等过程变量均能够达到良好的控制效果，到达工艺设定点不过冲且能够保持稳定。当然还有其他多种应用场合，需要根据实际情况对仪表内部模块、参数进行相关更改。

3 DPR记录仪表概述及应用

霍尼韦尔DPR系列有纸记录仪是一款多通道、高精度的工艺图表记录仪器，记录精度达到0.05%，同时最多可提供64路信号输入通道，可连接热电偶、热电阻、mV、mA、V等多种模拟量，对应量程可在相应范围内任意设置。目前我公司固化炉、热压罐、空气炉、真空炉等大部分热处理设备均在使用DPR250有纸记录仪表(记录纸宽度250 mm)作为零件工艺图表打印记录仪器，见图7。

图7 DPR系列记录仪表Fig.7 DPR series recorder instrument

该仪表使用较为简单，调试人员设置好相关通道参数后，设备操作人员只需要通过F1按键启动/停止打印即可，启动后仪表会自动打印记录传感器数据变化过程。以设置仪表通道输入类型为例(每个通道号都需要单独设置参数)，在仪表后端连接好信号线路后，通过SET UP按键进入READ/WRITE-ANALOG INPUT模拟量输入菜单对SENSOR(传感器类型)、RANGE(传感器量程)、HIGH VALUE、LOW VALUE(传感器数值上下限)、BURNOUT(断路报警类型)等子菜单进行参数设置，完成设置后通过DISPLAY按键回到初始界面，在仪表显示面板上对应的通道号中能够正常显示传感器数值。但目前霍尼韦尔DPR系列有纸记录仪已经停产多年，电气备件基本无法采购，一旦损坏只能升级为无纸记录仪，或者利用其他品牌的有纸记录仪进行替代更换，所以针对DPR有纸记录仪日常的维护保养工作，作以下简单介绍：

1)使用专用清洗剂及润滑脂定期清洗连接杆并润滑机架衬套，如图8所示，该装置在打印过程中需要频繁移动，润滑不良、灰尘过多时移动会有异响，同时影响打印图表质量。

图8 机架衬套Fig.8 Frame bushing

图9 色带与打印头Fig.9 Ribbon cartridge and print head

2)定期清洁打印头，打印头长期与色带接触后颜料会附着在打印头部，如图9所示，容易打花工艺图表，需要定期使用酒精等溶剂清洁打印头与色带接触的部位。

3)定期检查传动皮带松紧情况，可以通过启动操作面板上的PRINT-逻辑抽点打印功能，仪表会有序的自动打印所有通道的测量数据，打印出的数据应排列整齐，若传动皮带存在老化松动现象，则打印出的数据排列会有偏差，此时应尽快更换传动皮带。

4)定期进行打印精度自校准工作(至少每月检查一次)，此类有纸记录仪表长期使用后必然存在打印误差，可以通过仪表自带的SERVICE-PRINTER菜单对0%刻度与100%刻度进行打印精度进行检查与自校准工作。

4 总结与展望

本文对霍尼韦尔UDC控制仪表及DPR记录仪表在热处理设备上的实际应用和维护做了简单的介绍。值得一提的是目前热处理设备记录仪表中无纸记录仪的应用已成为发展趋势，其具备集成度高、日常维护少、可靠性高、通讯稳定等优点[5]，已经逐渐取代各品牌的有纸记录仪表，昌河飞机工业(集团)有限责任公司也在进行有纸记录仪改造计划，努力提前做好设备预防性维修工作。