摘要：本文介紹了超低溫深冷箱的深冷工藝。根據深冷工藝介紹，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，可以大大的穩定、細化組織、降低內應力、穩定工件尺寸、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； 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，最終達到并穩定在設定溫度。
 
      四、  總結
      廠家原來采用的是溫控儀表對深冷箱進行控制，后來改用TrustPLC CTSC-200系列產品進行控制，智能化程序高，可靈活編程實現想要的功能，精度高，控制穩定，也節省了成本。采用觸摸屏監控為用戶提供了更方便、更人性化的人機交互。