摘要：本文介紹了超低溫深冷箱的深冷工藝。根據(jù)深冷工藝介紹，結(jié)合TrustPLC CTSC-200系列產(chǎn)品的特點(diǎn)，描述了均勻深冷的實(shí)現(xiàn)過程就是通過PLC進(jìn)行控制的，重點(diǎn)突出TrustPLC CTSC-200系列產(chǎn)品在超低溫深冷箱中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。
 
      一、   工藝介紹
      對(duì)金屬等材料進(jìn)行深冷及超深冷處理，可以大大的穩(wěn)定、細(xì)化組織、降低內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定工件尺寸、增加工件的耐磨及耐沖擊性，從而達(dá)到提高工件精度延長(zhǎng)工件壽命的作用，因此超低溫深冷箱應(yīng)運(yùn)而生。

圖一：超低溫深冷箱（左：箱體，右：液氮瓶）

 
      深冷工藝包括以下幾個(gè)內(nèi)容：
      1、深冷前處理；2、處理溫度； 3、處理時(shí)間； 4、降溫速度； 5、深冷次數(shù)； 6、深冷后處理
     
      我們最為關(guān)心的是2、3、4、5這幾個(gè)點(diǎn)。一般對(duì)某工件進(jìn)行深冷處理，不能迅速降溫，要緩慢均勻逐漸降溫，所以要進(jìn)行分段處理。把整個(gè)過程分成好幾段進(jìn)行，每段又包括冷卻和保溫階段。從當(dāng)前溫度在規(guī)定時(shí)間內(nèi)緩慢冷卻到此段的設(shè)定溫度（即冷卻階段），然后在一段時(shí)間內(nèi)維持這個(gè)設(shè)定溫度（即保溫階段），當(dāng)這一段走完，就進(jìn)行第二段，如此一直走完所有設(shè)定段。具體要設(shè)定多少段，每段要設(shè)定多大冷卻溫度、多長(zhǎng)冷卻時(shí)間和保溫時(shí)間，要看具體工件屬性和經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)谶@里只提供這個(gè)操作功能以方便設(shè)定。
 
      二、  技術(shù)方案
     它要求控溫范圍：室溫～-190℃，控溫精度：±2℃，降溫速度：0℃～80℃/h
      以液氮為制冷劑，利用液氮汽化吸熱以及低溫氮?dú)馕鼰嶂评?，可以達(dá)到深冷的效果。該系統(tǒng)由箱體、液氮瓶等組成。我們通過控制液氮瓶進(jìn)入箱體氮?dú)獾牧髁縼砜刂葡潴w里面的溫度。

圖二：設(shè)備示意圖

如上圖，
      冷卻：液氮瓶1發(fā)出氮?dú)?，通過閥門1，在箱體經(jīng)過迂回的管道，然后流入液氮瓶2進(jìn)行回收。
      充氮：液氮瓶2發(fā)出氮?dú)猓ㄟ^閥門2，流入箱體內(nèi)，風(fēng)機(jī)把箱體里的氮?dú)獯瞪?，使箱體里的溫度均勻，然后氮?dú)饨?jīng)過出口散發(fā)到空氣中。
      “冷卻”動(dòng)作降溫緩慢，不能降到很低的溫度，如-140℃以下，回收了氮?dú)?。而“充氮”?dòng)作降溫迅速，可以降到很低的溫度，消耗氮?dú)狻?br />      一般情況下進(jìn)行“冷卻”，在設(shè)定溫度與當(dāng)前溫度相差超過5℃時(shí)，也進(jìn)行“充氮”。
      當(dāng)壓力計(jì)達(dá)到一定值，或溫度已到-140度還需往下降溫時(shí)，就需要“充氮”，關(guān)閉“冷卻”。
      此系統(tǒng)用到TrustPLC CTSC-200系列產(chǎn)品進(jìn)行控制，具體配置為：CPU224+（晶體管） + 231-7PB ，人機(jī)界面用的是WeinView MT506M。

      三、   控制要點(diǎn)
      a)  采用CTSC 231-7PB熱電阻模塊，測(cè)量精度高，誤差小。
      b)  程序中用到了CT的PID_T功能塊，能較好的對(duì)超低溫進(jìn)行控制。
           PID_T功能塊是集成在CPU內(nèi)部，不占用用戶程序空間，無需復(fù)雜編程，只需調(diào)用和設(shè)置一些簡(jiǎn)單的參數(shù)就可以使用，溫度控制準(zhǔn)確。
      c)   如何在冷卻時(shí)間內(nèi)讓當(dāng)前溫度均勻降至設(shè)定的冷卻溫度。
 
      我們不能一下子把某段的設(shè)定溫度作為PID_T的給定值，要把設(shè)定溫度在設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)細(xì)分成很多份，以此來逐漸的接近設(shè)定溫度，最終達(dá)到并穩(wěn)定在設(shè)定溫度。
 
      四、  總結(jié)
      廠家原來采用的是溫控儀表對(duì)深冷箱進(jìn)行控制，后來改用TrustPLC CTSC-200系列產(chǎn)品進(jìn)行控制，智能化程序高，可靈活編程實(shí)現(xiàn)想要的功能，精度高，控制穩(wěn)定，也節(jié)省了成本。采用觸摸屏監(jiān)控為用戶提供了更方便、更人性化的人機(jī)交互。