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。 一、 工藝介紹
對金屬等材料進(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內(nèi)容： 1、深冷前處理；2、處理溫度； 3、處理時間； 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這幾個點(diǎn)。一般對某工件進(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），然后在一段時間內(nèi)維持這個設(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、多長冷卻時間和保溫時間，要看具體工件屬性和經(jīng)驗(yàn)，我們在這里只提供這個操作功能以方便設(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)馕鼰嶂评洌梢赃_(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)猓ㄟ^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ⅲ瓜潴w里的溫度均勻，然后氮?dú)饨?jīng)過出口散發(fā)到空氣中。 “冷卻”動作降溫緩慢，不能降到很低的溫度，如-140℃以下，回收了氮?dú)狻６?ldquo;充氮”動作降溫迅速，可以降到很低的溫度，消耗氮?dú)狻?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，也進(jìn)行“充氮”。 當(dāng)壓力計達(dá)到一定值，或溫度已到-140度還需往下降溫時，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)置一些簡單的參數(shù)就可以使用，溫度控制準(zhǔn)確。 c) 如何在冷卻時間內(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。
