關(guān)鍵詞：退火爐、智能程序型控制器AI-808P

一、概述
   本文著重論述了新型溫控裝置在退火爐溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用，較為詳細(xì)地對溫控系統(tǒng)的組成，構(gòu)成器件的原理、性能、功用進(jìn)行了闡釋說明。文中對系統(tǒng)的運(yùn)行原理，使用效果進(jìn)行了分析說明。*后指出，該溫控系統(tǒng)是一種應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟(jì)適用、控制效果顯著并值得廣泛推崇使用的新型溫控裝置。

二、設(shè)備改造原因
   退火爐主要由輥?zhàn)觽鲃酉到y(tǒng)和溫控加熱系統(tǒng)構(gòu)成。原退火爐溫控加熱系統(tǒng)主要由接觸器及溫控儀表組成。退火爐加熱系統(tǒng)總功率為546KW，分5個加熱區(qū)。加熱體采用鐵鉻鋁材料，使用溫度為0～1100℃，采用鎳鉻鎳硅熱電偶做為溫度測量，溫度顯示儀表為圓圖式溫度記錄儀。同時利用圓圖式溫度記錄儀控制繼電器加熱，由繼電器控制接觸器通與斷，從而使加熱溫度與給定溫度基本一致。使用加熱電源為低壓380V三相動力電源。加熱體采用星形連接，它們布設(shè)在爐子的爐頂及爐底。應(yīng)用此溫控加熱系統(tǒng)存在著諸多弊端，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）由于該控制方式為三位式控制（加熱、保持、停止），這種控制方式存在著溫度控制波動大，溫度控制精度差（±10度），加熱功率不可調(diào)節(jié)，因而能源浪費(fèi)大，加熱效率低。其它繼電器觸點(diǎn)動作頻繁，因而觸點(diǎn)磨損嚴(yán)重。故障率逐年攀升，已經(jīng)給生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

（2）溫控儀表老化嚴(yán)重，存在控制失靈等故障，儀表控制精度也難以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的精度要求。而且此儀表要求日常頻繁維護(hù)。    （3）系統(tǒng)運(yùn)行時噪音大，振動較大（接觸器吸合不佳形成）。這樣接觸器機(jī)構(gòu)件極易松動，造成連接處發(fā)熱嚴(yán)重，極易形成火災(zāi)事故及其它電氣故障。

三、先進(jìn)溫度控制設(shè)備
   先進(jìn)儀表的選擇：系統(tǒng)的改造中我們采用了先進(jìn)的AI人工智能調(diào)節(jié)器。AI調(diào)節(jié)器是控溫系統(tǒng)的核心部分，AI儀表開創(chuàng)性地采用了平臺概念，將非常專業(yè)化的數(shù)字調(diào)節(jié)儀表轉(zhuǎn)為平臺化設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，采用的是AI人工智能調(diào)節(jié)算法是采用模糊規(guī)則進(jìn)行PID調(diào)節(jié)的一種新型算法，在誤差大時，運(yùn)用模糊算法調(diào)節(jié)，以消除PID飽和積分現(xiàn)象，當(dāng)誤差趨小時，采用改進(jìn)后的PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，并能在調(diào)節(jié)中自動學(xué)習(xí)和記憶被控對象的部分特征以使效果*優(yōu)化。         

四、溫控系統(tǒng)的組成  

新型溫控加熱系統(tǒng)由AI-808PAI5X3L1L1S4程序型溫控調(diào)節(jié)器和三相可控硅觸發(fā)回路及AI-3070總線式無紙記錄儀等低壓控制元件組成。系統(tǒng)包括1臺進(jìn)線柜，3臺控制柜，分別控制退火爐的主電源系統(tǒng)和五區(qū)加熱系統(tǒng)及爐門傳動控制系統(tǒng)（前后爐門的點(diǎn)動升降控制）。具體說明如下：
1進(jìn)線柜操作    進(jìn)線柜操作包括合閘及分閘操作。面板指示有電壓指示、工作電源正常指示、空開分離指示和有功功率計(jì)量。2爐門傳動控制系統(tǒng)    爐門傳動控制系統(tǒng)執(zhí)行前后爐門的升降操作，爐門控制系統(tǒng)為點(diǎn)動操作控制。電氣控制上具有上下限及升降聯(lián)鎖控制。3控制電源系統(tǒng)    控制電源主要提供五區(qū)加熱回路的控制電源及儀表和爐門的控制電源。其中儀表電源為保證儀表的**及可靠性，應(yīng)用380V／220V隔離變壓器供電。控制電源的操作通過分合有關(guān)空氣斷路器及切合有關(guān)按鈕實(shí)現(xiàn)。4五區(qū)加熱回路操作    五區(qū)加熱回路操作分為單動及聯(lián)動操作。單動時選擇單動／聯(lián)動按鈕為單動位置，此時通過操作各區(qū)的起停按鈕實(shí)現(xiàn)各區(qū)的停送電操作，停送電時對應(yīng)相應(yīng)的指示燈亮。聯(lián)動時選擇在聯(lián)動位置，按下起動按鈕，各區(qū)接觸器吸合，對應(yīng)運(yùn)行指示燈亮；按對應(yīng)聯(lián)動停止按鈕時，各區(qū)接觸器斷開，對應(yīng)停止指示燈亮。聯(lián)動、單動操作前，各區(qū)動力空開及控制空開均在合位置。

五、系統(tǒng)控制功能  

制系統(tǒng)我們采用了 宇電AI-808PAI5X3L1L1S4溫控表：AI－808P程序型儀表用于需要按一定時間規(guī)律自動改變給定值進(jìn)行控制的場合。它具有強(qiáng)大的編程及操作能力，可進(jìn)一步提高控制設(shè)備的自動化程度。它具備50段程序編排功能，可設(shè)置任意大小的給定值升/降斜率；具有跳轉(zhuǎn)、運(yùn)行、暫停及停止等可編程/可操作命令，可在程序控制運(yùn)行中修改程序；具備二路事件輸出功能?？赏ㄟ^報(bào)警輸出控制其他設(shè)備聯(lián)鎖動作，進(jìn)一步提高設(shè)備自動化能力；可通過安裝外部開關(guān)執(zhí)行程序運(yùn)行/暫停/停止等操作，以實(shí)現(xiàn)連鎖、同步啟動運(yùn)行或方便操作；具有停電處理模式、測量值啟動功能及準(zhǔn)備功能，使程序執(zhí)行更有效率及更完善。   1、功能及概念：    程序段：段號可從1－30，當(dāng)前段(STEP)表示目前正在執(zhí)行的段。    設(shè)定時間：指程序段設(shè)定運(yùn)行的總時間，單位是min，有效數(shù)值從1－9999。    運(yùn)行時間：指當(dāng)前段已運(yùn)行時間，當(dāng)運(yùn)行時間達(dá)到設(shè)置時間時，程序自動跳下一段運(yùn)行。    跳轉(zhuǎn)：程序段可編程為自動跳轉(zhuǎn)到1－30段中的任意段執(zhí)行，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制。通過修改STEP的數(shù)值也可實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)。    運(yùn)行/暫停（run/HoLd）：程序在運(yùn)行狀態(tài)時，計(jì)時，給定值按預(yù)先編排的程序曲線變化。程序在暫停狀態(tài)下，停止計(jì)時，給定值保持不變。儀表能在程序段中編入暫停操作，也可由人隨時執(zhí)行暫停/運(yùn)行操作。暫停狀態(tài)下儀表仍然保持調(diào)節(jié)功能。
程序設(shè)置：                                                
程序曲線的編排；程序表調(diào)節(jié)器可用于按一定時間規(guī)律自動改變給定值進(jìn)行控制的場
合。程序是按【溫度－時間－溫度】的格式來程序升溫，具有50段程序編程功能，可設(shè)置任意大小的給定值升、降斜率；具有跳轉(zhuǎn)（目標(biāo)段只限于前30段）、運(yùn)行、暫停及停止等可編程/可操作命令，可在程序控制運(yùn)行中修改程序；具有二路事件輸出功能?？赏ㄟ^報(bào)警輸出控制其他設(shè)備聯(lián)鎖動作如：警燈、風(fēng)機(jī)、報(bào)警，進(jìn)一步提高設(shè)備自動化能力；具有停電處理模式、測量值啟動功能及準(zhǔn)備功能，使程序執(zhí)行更有效率及更完善。
程序儀表自整定時把**段程序設(shè)置為常用溫度或*高溫度啟動自整定，此時時間停止運(yùn)行。                           
3、模塊過電壓保護(hù)：
一般采用阻容吸收和壓敏電阻兩種方式并用，對于吸收時間短，電壓不高的過壓，一般采用在器件兩端并聯(lián)阻容吸收回路的方法，吸收電容把過電壓的電磁能量變成靜電能量存貯，吸收電阻除可防止回路振蕩外，還可限制關(guān)斷的晶閘管在再次導(dǎo)通時，電容向晶閘管放電產(chǎn)生開通損耗和較大di/dt值，對于持續(xù)時間較長，產(chǎn)生能量較大的過電壓，如雷擊引起的過電壓，將采用壓敏電阻來吸收過電壓。
元器件選擇：在選取壓敏電阻時，首先要確定它的標(biāo)稱電壓（ViMA ）值 ，這是指壓敏電阻流過1mA電流時，它兩端的電壓。在感應(yīng)到電網(wǎng)波動以及**系數(shù)后，一般380V電源采用1000V；220V電源采用630V的壓敏電阻。而壓敏電阻的通流容量 應(yīng)大于電路實(shí)際浪涌電流值，一般為3～15KA。常用規(guī)格：單相過零40A以上壓敏電阻20D751K 750V；移相采用RC阻容模塊壓敏電阻20D751K,水泥電阻RX27-1/8W/6.8Ω，電容0.22uF/ 275V ～iv高壓電容。
6）斷偶超溫報(bào)警缺相保護(hù)：
在超溫報(bào)警時控制交流接觸器切斷加熱器電源。即使萬一可控硅被擊穿也能保護(hù)電爐**。對于缺相保護(hù)建議采用三相缺相保護(hù)器獨(dú)立使用。AI系列控制柜與具備同等功能的電爐控制柜相比，AI系列具有*簡單的線路及模塊化的結(jié)構(gòu)，從維護(hù)到擴(kuò)充功能都十分方便。
7）接線方式與零線：
每臺加熱設(shè)備的負(fù)載的接線方式是不同若負(fù)載是加熱爐，而且負(fù)載有可能不相等時（如硅碳棒爐），三相四線制要比三相三線制有更好的平恒度，并且當(dāng)某相負(fù)載開路時，三相四線制能自動監(jiān)測并報(bào)警(AIJK3)因此采用三線四線制要比三相三線制性能更好些，但必須注意正確選擇零線。常規(guī)的應(yīng)用中，若三相負(fù)載完全平衡，則零線相互抵消為0，所以習(xí)慣上零線用比相線要小得多的線徑。但對于三相四線制調(diào)相觸發(fā)，當(dāng)相移角小于60度時，零線的電流是三條相線電流之和（三相負(fù)載輪流導(dǎo)通，電流全部流過零線，且相互完全無法抵消），移相角為60－120度時，零線的電流為相線的3至1倍變化，只有當(dāng)可控硅完全導(dǎo)通時且三相負(fù)載平衡時，零線電流才為0。所以對于普通電阻絲為負(fù)載時，零線必須采用與相線相同的線徑。而對于電阻會隨溫度或隨老化程度會變的負(fù)載，如硅碳棒電爐等，由于常常工作在小移相角，零線應(yīng)該采用比相線還粗的線，*好是相線**載流量的2－3倍。不僅柜子到供電變壓器的零線也要粗，以保證零線的**，且避免將電能過多地?fù)p耗在零線上。
8）高頻干擾：
由于移相觸發(fā)會帶來較強(qiáng)的1－100KHZ頻率范圍的干擾，移相觸發(fā)器應(yīng)安裝在離可控硅較進(jìn)的位置，但應(yīng)與動力線保持一定的距離，應(yīng)盡量縮短觸發(fā)線的長度，并盡量不要將不同相的觸發(fā)線平行走線。
3、儀表控制    儀表控制分為單動與聯(lián)動，在儀表電源及變壓器正常的情況下，各柜內(nèi)儀表空開在合狀態(tài)下，在2＃柜內(nèi)選擇單動／聯(lián)動按鈕開關(guān)，儀表即可執(zhí)行單動或聯(lián)動操作。儀表控制由運(yùn)行（RUN）、停止（STOP）、保持（HOLD）三種狀態(tài)。    儀表單動操作用于控制1個區(qū)的1臺儀表運(yùn)行，聯(lián)動操作用于控制1～5區(qū)的所有儀表運(yùn)行。儀表運(yùn)行的3種狀態(tài)無論在單動或聯(lián)動操作下，均可通過點(diǎn)動按住聯(lián)動溫控儀表按鈕進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
4、參數(shù)設(shè)置、調(diào)試方式：
  根據(jù)系統(tǒng)的要求我們可以選用各種儀表類型如AI-808PAI5X3L1L1S4+AIJK3，利用AI-808P的主輸出作為AIJK6的控制信號，來控制加熱輸出，
 AI-808P智能調(diào)節(jié)器增加了30+20段時間程序控制功能，前30段可編程為自動跳轉(zhuǎn)執(zhí)行,實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制,采用先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)，具備5個功能模塊插座：輔助輸入、主輸出、報(bào)警、輔助輸出及通訊，
儀表的輸入方式可自由設(shè)置為熱電偶、熱電阻和線性電流（電壓），具體模塊功能如下；
X3：光電隔離高精度線性電流輸出；
S4：自帶隔離電源的光電隔離RS485通訊接口模塊；
L1：繼電器觸點(diǎn)開關(guān)輸出模塊；

六、AI-2070C/3070分體式無紙記錄儀功能
   采用AI－2070C/3070C分體式無紙記錄儀 來記錄數(shù)據(jù)。主要功能為：豐富的顯示畫面；強(qiáng)大的設(shè)置功能；完善的數(shù)據(jù)處理；實(shí)用的U盤與CF卡記錄數(shù)據(jù)功能；方便的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能；靈活的報(bào)警功能；可靠的通訊功能；隨機(jī)提供的數(shù)據(jù)管理軟件。
數(shù)據(jù)記錄功能應(yīng)用：
數(shù)據(jù)記錄功能發(fā)展很快，從有紙記錄到無紙記錄；無紙記錄模擬量輸入到數(shù)字無紙記錄儀；由于電爐控制柜是采用通訊功能的數(shù)字調(diào)節(jié)儀表來控制電爐可控硅，就需要記錄電爐控溫曲線。
控制柜安裝數(shù)字式AI-2070S/3070S無紙記錄儀，通過RS485通訊接口，采用上下位機(jī)的方式，能方便地與AI智能程序型PID溫度調(diào)節(jié)器配合使用。
在電爐程序控溫時在觸摸屏上可顯示雙曲線運(yùn)行圖、屏內(nèi)儲存15段升降溫程序、程序圖形重顯；可即時設(shè)置、讀取，上下傳升溫、恒溫、降溫程序配方；無紙記錄儀曲線圖。
  在屏上控制操作程序儀表【啟動】【停止】【暫停】、在運(yùn)行狀態(tài)下切換【手動/自動】狀態(tài)，手動控制輸出量；即時修改【段號】，指定運(yùn)行段；及修改儀表控制參數(shù)等多種功能；追憶記錄的溫度曲線數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)報(bào)表、報(bào)警報(bào)表的打印
1、PC機(jī)數(shù)據(jù)處理
  在數(shù)據(jù)記錄儀中，即可以根據(jù)客戶的實(shí)際需要，設(shè)置數(shù)據(jù)的采樣時間，存儲間隔以及是否保存記錄，是否立即保存數(shù)據(jù)到CF卡等功能，來滿足不同的需求。采樣時間默認(rèn)為6秒，用戶可以設(shè)定的范圍是：6秒~3600秒；
2、微型打印機(jī)方式
   配備微型打印機(jī)在觸摸屏上直接點(diǎn)擊打印按鈕可打印歷史數(shù)據(jù)、曲線。
數(shù)據(jù)曲線查詢打?。菏謩釉O(shè)置查詢的報(bào)表時間內(nèi)容，打印每行5個數(shù)據(jù)；
數(shù)據(jù)曲線即時打印：手動打印當(dāng)前剛剛采集到的報(bào)表內(nèi)容，每行5個數(shù)據(jù)，連續(xù)換行；

七、結(jié)束語：
   加熱爐的改造中由于采用了AI人工智能調(diào)節(jié)器具備優(yōu)良的測量和控制性能，采用可控硅控制為電爐控制柜改造設(shè)計(jì)帶來****的方便。例如其輸出可配用具備“燒不壞”特性的可控硅觸發(fā)模塊，能直接用時間比例過零、周波過零或移相方式觸發(fā)各種單向、雙向可控硅及功率模塊，不僅降低成本，簡化了安裝并提高了可靠性。
   近年隨著電氣控制技術(shù)的發(fā)展，電加熱爐自動控制系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展，數(shù)字無紙記錄儀的功能不斷提高，控制系統(tǒng)都得到了很好應(yīng)用和發(fā)展。開發(fā)采用由數(shù)字通訊控制儀表＋人機(jī)界面觸摸屏數(shù)字無紙記錄儀的電加熱爐自動控制系統(tǒng)，使電加熱爐的技術(shù)改造更具有飛躍的提高。