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C#实现的热处理炉远程监控与智能化控制系统
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更新于2024-08-03
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本文主要探讨的是基于C#语言的热处理炉上位机控制系统的设计与实现。随着机械制造业的发展,热处理炉作为关键生产设备,其控制系统的性能直接影响到金属材料的最终性能。传统的热处理炉控制面板存在操作不便和数据采集困难的问题,这在一定程度上限制了生产效率和设备的智能化水平。 该研究旨在解决这些问题,通过在不改动热处理炉原有控制系统的基础上,利用RS-485串口通讯技术将C#编程应用于上位机控制系统。这种方案允许通过温控器接口实现与上位机的连接,实现了远程操控和实时监控的功能,极大地提高了操作的便利性和灵活性。通过集成无线通信模块,系统扩展了控制范围,使得无论在何种无线网络环境下,都能对热处理炉进行有效控制,突破了空间和距离的限制。 上位机软件界面的设计是该控制系统的核心亮点,它提供了清晰的可视化界面,使得操作者能够直观地了解炉子的工作状态,调整参数,以及设置各种工艺流程。这不仅提升了工作效率,也增强了系统的安全可靠性。实际测试结果显示,该上位机控制系统结构简洁,操作简易,能够在实验室环境中对多种设备进行集中管理,具有很高的实用价值。 热处理炉作为工业生产中的关键设备,对其控制系统的优化对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。通过C#编程和现代信息技术的结合,本文提出的解决方案为同类设备的改造和升级提供了新的思路和技术支持。未来的研究可能进一步探索如何通过云计算和大数据技术,实现更高级别的智能化控制和数据分析,以适应不断变化的工业生产需求。
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第
2
期
(
总第
243
期
)
2024
年
4
月
机械工程与自动化
MECHANICAL
ENGINEERING
&
AUTOMATION
No.2
A
p
r.
文章编号
:
1672
-
6413
(
2024
)
02
-
0138
-
04
基于
C
#
的热处理炉上位机控制系统设计
武永强
,
夏海平
,
赵文浩
(
重庆四为智能装备有限公司
,
重庆
404100
)
摘要
:
针对热处理炉控制面板存在的操作不便和数据采集困难等问题
,
提出一种可以远程操作并且实时监控
的上位机控制系统
。
在不改变热处理炉原有控制系统的情况下
,
通过其温控器的
RS485
串口通讯建立上位
机控制系统
;
通过增加无线通信模块
,
使热处理炉的控制不受空间和距离的限制
,
在无线网络覆盖下均可操
作
;
通过建立上位机软件界面
,
使热处理炉的控制具有良好的可视化和灵活的操作性
。
实际测试结果表明
:
建
立的热处理炉上位机控制系统结构简单
、
操作方便
、
安全可靠
,
对实验室多种设备的集中管控具有参考意义
。
关键词
:
热处理炉
;
控制系统
;
硬件
;
软件
中图分类号
:
TG155.92:TP273
文献标识码
:
A
收稿日期
:
2023
-
06
-
28
;
修订日期
:
2023
-
12
-
15
作者简介
:
武永强
(
1996-
),
男
,
甘肃天水人
,
硕士
,
主要研究领域
:
运动控制及工业自动化
。
0
引言
热处理是机械制造中的重要工艺之一
[
1
]
,
其中
,
金
属的热处理通常在热处理炉中进行
,
热处理炉温度控
制的准确性与稳定性对金属材料的性能有很大的影
响
[
2
]
。
针对企业的不同需求
,
需对热处理炉进行相应
改造
。
为了满足对压力容器热处理的要求
,
吴 家 雷
等
[
3
]
对变容式台车热处理电阻炉的选型和设计进行了
优化
。
为满足钽阳极块烧结过程中的预烧
、
本烧
、
冷却
三个不同阶段工艺需求
,
吴爱荣等
[
4
]
设计了多室隧道
连续式真空烧结炉及热处理炉控制系统
。
为改善中厚
板产品质量
,
武秀琪
[
5
]
对中厚板热处理炉自动控制系
统进行了优化
。
诸如此类
,
有很多相关学者根据实际
需要对热处理炉设备进行了优化
[
6
-
8
]
。
本文根据操作和生产需要
,
针对通用热处理炉控
制面板存在的操作不便
、
数据采集和集中管理分析性
能差
、
人机交互界面不 友好等问题
,
设计了一种基于
C
#
的热处理炉上位机控制系统
。
1
热处理炉上位机控制系统结构与硬件设计
本文设计的热处理炉上位机控制系统在原有系统
的基础上进行拓展
,
硬件上增加串口转
WiFi
模块和
路由器
,
方便与上位机进行交互
;
软件上设计上位机界
面和通信程序
,
方便对热处理炉直接监控和操作
。
1.1
系统结构设计
热处理炉上位机控制系统拓扑结构如图
1
所示
,
该控制系统可以集中控制多个热处理炉
,
这里以两个
热处理炉为例进行设计
。
1.2
硬件接线设计
该控制系统增加的硬 件主要有
24 V
直流 电源
、
RS485
转
WiFi
串口模块
、
路由器和上位机
(
电脑
)。
硬件接线原理示意图如图
2
所示
。
图
2
中
,
L
和
N
分别表示
220V
交流电的火线和零线
;
24V
直流电
源为
RS485
转
WiFi
串口模块和路由器供电
;
虚线表
示模块之间使用无线通信
。
图
1
热处理炉上位机控制系统拓扑结构
2
控制系统上位机软件设计
2.1
窗体界面设计
2.1.1
主界面设计
主界面是软件的总控窗口
,
如图
3
所示
。
本文屏
蔽了其他设备
,
主界面中只显示热处理炉的按钮
,
用来
触发进入热处理炉的显示和操作界面
。
2.1.2
控制界面设计
控制界面如图
4
所示
,
主要由热处理炉
1
、
热处理
炉
2
和状态栏三部分组成
,
其中热处理炉
1
是中温炉
,
热处理炉
2
是高温炉
。
中温炉和高温炉的控制界面一
致
,
都由设备操作和温度显示两部分组成
。
2.1.3
端口界面设计
设备必须与指定的端口进行连接
,
所以设计了端
口设置界面
。
端口界面如图
5
所示
,
在端口设计界面
选择相应的串口号和波特率等
,
这样便可以连接到指
定的设备
。
曲线设置和数据采集此处不作赘述
,
界面均可根
据实际需要进行调整
。
2.2
程序与通信设计
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