管材真空退火爐溫度控制系統(tǒng)

摘 要：管材真空退火爐的溫度控制系統(tǒng)，原采用DDC-II型儀表進行溫度控制，其控制精度低、可靠性差，已經(jīng)不能滿足設(shè)備生產(chǎn)要求，文章采用單回路反饋控制系統(tǒng)來進行溫度控制，很好的滿足了管材真空退火爐的溫度控制要求。

關(guān)鍵詞：真空退火爐；單回路反饋控制；溫度控制

引言

管材真空退火爐的溫度控制系統(tǒng)，原采用DDC-II型儀表進行溫度控制，其控制精度低、可靠性差，已經(jīng)不能滿足設(shè)備生產(chǎn)要求，為了使管材真空退火爐能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求，改造后的系統(tǒng)必須具有先進性和可靠性等特點，針對上面的要求，將原有控制系統(tǒng)改造為單回路反饋控制系統(tǒng)。

單回路反饋控制系統(tǒng)亦稱單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡稱單回路系統(tǒng)，由四個基本環(huán)節(jié)組成被控對象、控制器、變送器和執(zhí)行器。從系統(tǒng)的框圖（圖1）看，只有一個閉環(huán)回路。

單回路反饋控制系統(tǒng)組成方框圖，如圖1所示。

單回路控制系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)比較簡單、所需自動化控制工具少、投資比較低、操作維護比較方便，能滿足管材真空退火爐工業(yè)生產(chǎn)過程的控制要求，而且閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)自動控制。

本次設(shè)計采用單回路反饋閉環(huán)系統(tǒng)，以可編程溫度控制儀表FP21儀表為控制器，充分利用FP21儀表能處理模擬量、數(shù)字運算的特點，可控硅移相調(diào)壓裝置作為執(zhí)行機構(gòu)，用其輸出的可調(diào)直流電流來控制飽和電抗器的輸出電流，達(dá)到控制爐內(nèi)加熱體溫度，進而控制管材的退火溫度。本次方案設(shè)計如圖2所示。

在管材真空退火爐爐溫單閉環(huán)控制系統(tǒng)中，熱電偶作為檢測元件檢測爐溫，儀表FF21作為信號轉(zhuǎn)換裝置將熱電偶輸出的微弱的電壓信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電流或電壓，通過A/D轉(zhuǎn)換將它與溫度設(shè)定值比較，并按某種控制規(guī)律（例如PID控制算法）對誤差值進行運算，將運算結(jié)果經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡娏餍盘枺脕砜刂瓶煽毓枵{(diào)壓裝置，通過它控制加熱用的電流大小，實現(xiàn)對溫度的閉環(huán)控制。

單閉環(huán)負(fù)反饋控制可以使控制的反饋量等于或跟設(shè)定值。在管材真空退火爐溫控制系統(tǒng)中，管材的溫度值低于給定的溫度值，反饋量小于給定值，誤差為正，則控制器的輸出量將增大，使可控制調(diào)壓裝置的電流增大，進入退火爐的電流也隨之增大，加熱爐的溫度升高，最終使實際溫度接近或等于給定值。

加熱體回路采用單閉環(huán)控制，溫控表采集加熱體溫度作為反饋信號，和設(shè)定值進行運算，控制電力調(diào)壓裝置輸出電壓的變化，改變磁性調(diào)壓變壓器的飽和電抗器上的直流電壓就能控制輸出電流，達(dá)到控制爐體的溫度。飽和電抗器的電壓范圍是0-55V直流電壓，電流為0-15A。本次調(diào)壓器選用PAC16P調(diào)壓裝置，其主要特點：

（1）單相調(diào)功/調(diào)壓一體化。

（2）處理器數(shù)字化設(shè)計。

（3）鎖相環(huán)同步電路。

（4）輸出電流電壓限制。

（5）過電流，缺相保護。

可控制調(diào)壓裝置設(shè)計如圖3所示。

改造后管材真空退火爐滿足了生產(chǎn)的現(xiàn)代工藝要求，爐溫的可靠性大幅提高，精度也有了明顯增大，控制效果良好。