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，結合TrustPLC CTSC-200系列產品的特點，描述了均勻深冷的實現(xiàn)過程就是通過PLC進行控制的，重點突出TrustPLC CTSC-200系列產品在超低溫深冷箱中應用的優(yōu)勢。 一、 工藝介紹
對金屬等材料進行深冷及超深冷處理，可以大大的穩(wěn)定、細化組織、降低內應力、穩(wěn)定工件尺寸、增加工件的耐磨及耐沖擊性，從而達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運而生。
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 我們最為關心的是2、3、4、5這幾個點。一般對某工件進行深冷處理，不能迅速降溫，要緩慢均勻逐漸降溫，所以要進行分段處理。把整個過程分成好幾段進行，每段又包括冷卻和保溫階段。從當前溫度在規(guī)定時間內緩慢冷卻到此段的設定溫度（即冷卻階段），然后在一段時間內維持這個設定溫度（即保溫階段），當這一段走完，就進行第二段，如此一直走完所有設定段。具體要設定多少段，每段要設定多大冷卻溫度、多長冷卻時間和保溫時間，要看具體工件屬性和經驗，我們在這里只提供這個操作功能以方便設定。 二、 技術方案 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氣吸熱制冷，可以達到深冷的效果。該系統(tǒng)由箱體、液氮瓶等組成。我們通過控制液氮瓶進入箱體氮氣的流量來控制箱體里面的溫度。 圖二：設備示意圖 如上圖， 冷卻：液氮瓶1發(fā)出氮氣，通過閥門1，在箱體經過迂回的管道，然后流入液氮瓶2進行回收。 充氮：液氮瓶2發(fā)出氮氣，通過閥門2，流入箱體內，風機把箱體里的氮氣吹散，使箱體里的溫度均勻，然后氮氣經過出口散發(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，回收了氮氣。而“充氮”動作降溫迅速，可以降到很低的溫度，消耗氮氣。 一般情況下進行“冷卻”，在設定溫度與當前溫度相差超過5℃時，也進行“充氮”。 當壓力計達到一定值，或溫度已到-140度還需往下降溫時，就需要“充氮”，關閉“冷卻”。此系統(tǒng)用到TrustPLC CTSC-200系列產品進行控制，具體配置為：CPU224+（晶體管） + 231-7PB ，人機界面用的是WeinView MT506M。
三、 控制要點 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行控制。 PID_T功能塊是集成在CPU內部，不占用用戶程序空間，無需復雜編程，只需調用和設置一些簡單的參數(shù)就可以使用，溫度控制準確。 c) 如何在冷卻時間內讓當前溫度均勻降至設定的冷卻溫度。 我們不能一下子把某段的設定溫度作為PID_T的給定值，要把設定溫度在設定時間范圍內細分成很多份，以此來逐漸的接近設定溫度，最終達到并穩(wěn)定在設定溫度。
