求电阻加热炉温度控制系统的课程设计

电阻炉温度控制系统改造

TheAlterationintheTemperaturecontrolSystemofElectricReistanceCooker

　　摘要:电阻炉继电器温控系统有诸多不足,通过

分析目前国内几类新的温控系统,选用了进口微机

的控制器,可控硅作执行元件的智能仪表对继电器

温控系统做了改造,提高了温控精度和可*性。

关键词:热处理;继电器;控温系统

中图分类号:TP272

文献标识码:B

文章编号:10012257(2004)10007403

收稿日期:20040913

Abstract:Therearemanyshortagesinthe

temperaturecontrolsystemofelectricresistance

cookerrelay.Byanalyzingseveralnewtemperature

controlsystemsindomestic,theaptitudeinstrument

withthecontrollerofimportedmicrocomputerand

controllablesiliconaschiefcomponent,isselectedto

rebuildthetemperaturecontrolsystemsofrelay,so

theprecisionandreliabilityofthetemperature

controlsystemareimproved.

Keywords:heattreatment;relay;the

temperaturecontrolsystem

0　引言

电阻炉在冶金工业中的运用相当广泛,其温度

参数在生产过程中的自动控制系统也随着微机单片

机可控硅技术在工业控制领域的推广、应用,正朝着

高精度、高稳定性、高智能化的方向发展。

在贵阳钢厂,电阻炉加热普遍还处在落后的继

电器控制阶段,所需改造的钎钢电阻炉就是典型。它

主要是*继电器的通断来实现对炉温的控制。这种

控制方式优点是结构简单、价格便宜、操作简单,但

其调节质量高,不能确保产品质量是其最大缺点,其

特点是:

a.温控仪表采用的是传统的圆图记录调节仪,

其调节功能是“断续的。所谓“断续是指其输出控

·74·1机械与电子22004(10)

制信号不是连续的,其中调节器不灵敏区Δ影响很

大。由调节过程图可以看出,继电器是在T0+Δ和

T0—Δ值时断开和接通其被控温度值显然不能在

T0±Δ范围稳定。

b.钎具热处理,其温度参数要求很严格。钎钢

电炉特别是盐浴炉,其热容量很大,热惯性也很大,

在一次超调时,即使继电器断开,其温度随着热惯性

也将上升20～30℃,稳定时,被调参数的波动幅度

约10℃左右,对产品的质量影响较大。调节过程如

图1所示。

图1　调节过程

1　方案选择

目前国内企业大都对温控系统做了技改,大致

可分为以下3类。

a.国产数显温度控制仪、可控硅作执行元件。这

一类比较流行,比起位式调节,其控制精度大大提

高,可*性也比较好,但其功能单一,控制算法简单,

大多数用于小功率电加热炉。

b.进口带微处理的控制器、可控硅作执行元件。

这一类属智能仪表,其带通信功能,抗积分饱和,2

自由度PID的超小型数字调节器,其可*性高,控

制精度也优于国内同类产品。

c.中小型集散系统。中小型集散系统的运用是

生产过程自动化发展的一个趋势,其特点为:显示与

管理集中,控制分散,可*性高及应用软件丰富,并

引入控制专家系统,能很好地完成模糊控制等新的

控制理论[1]。

以上3类温控系统,对于a类钎钢电炉功率大,

惯性环节突出,国内仪表算法很难实现。对于c类,

工厂缺乏某些技术条件。所以根据钎钢分厂现场分

散、操作频繁、温度设定也经常改变且数据管理要求

严格等特点,选定了b类并结合c类特点的改造方

案,并且此方案向集散系统过渡留有大量的余量。

2　方案的设计实施

　　我们改造了热处理工段4台盐浴炉、1台电退

火炉、3台箱式电炉和3台渗碳炉的温控系统。共制

作了14台现场温度控制柜,改造完成了以下内容:

a.选用IPC610386工控机,智能巡检仪进行

独立的监控作用,实时查巡各台炉子的温度状况,制

定各种报表,打印温度曲线,完成了数据管理和监控

功能。

b.用日本岛电SR24智能温控器,带参数自

整定抗积分饱和,2自由度PID。

c.选用可控硅作执行元件。主电路采用快熔和

电子式过流保护,增加了可*性,系统流程如图2所

示。

图2　温度控制系统

2.1　现场温控系统

a.温度检测和控制。温度检测元件用镍铬—镍

硅误差为±0.5%的热电偶(带一体化温度变送器)。

将其中的毫伏信号送入岛电SR24智能温度控制

器,作为现场温控柜的输入信号,而温度变送器(高

精度≤0.5%)的输出信号4～20mA、DC信号经配

电器,转换成1～5V标准DDZⅢ仪表的电压信号

送入智能巡检仪和计算机通讯[1]。

b.智能温控仪。我们所选用的智能温度控制仪

是岛电公司生产的一种高智能化和高控制精度的成

型产品,该产品在控制算法上完善,参数整定系统隐

含一专家参数整定功能。

c.触发系统和可控硅执行部分。采用2种触发

方式。移相触发、改变可控硅的导通角α控制通断,

这样一来产品的非正弦波对电网干扰是无法克服

的。过零触发:总是在交流电源电压零时附近使可控

硅通断。在设定周期内,将可控硅接通几个周波,然

后又断开几个周波,通过改变可控硅在设定周期内

通断时间比例来实现炉温的自动控制[1]。

2.2　计算机监控部分

计算机监控部分主要是主机和XMD016智

1机械与电子22004(10)·75·

能巡检仪之间的通讯。XMD016巡回检测14个温

控柜的温度信号,通过RS232C通讯接口向主机发

送温度信息,主机进行数据处理。

a.XMD016智能巡检仪。XMD016智能巡

检仪是由单片微处理器为核心组成的智能化小型工

业巡回检测仪表。其使用方便,测量精确,抗干扰能

力强,无机械切换触点等优点。其检测通道最大16

个,足以满足钎钢改造的要求。

b.主机部分。计算机获得14台温控柜温度数据

后,进行数据处理存储,提供了很大的容量,同时也

完成了长期的数据存储。

显示功能共显示总貌画面、单点画面、报警画

面、趋势画面,每幅画面LA低限报警和HA高限报

警。本软件操作简单,在实际运用中正在逐渐完善。