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退火爐改造溫控系統(tǒng)應(yīng)用

 

作者：王海云    電話：134 2915 2431

 

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(duì)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(shuō)明。文中對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行原理，使用效果進(jìn)行了分析說(shuō)明。最后指出，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薦使用的新型溫控裝置。

關(guān)鍵詞：退火爐，AM909溫控器，三相電力調(diào)整器，臺(tái)灣泛達(dá)。

 

二、設(shè)備改造原因：

  退火爐主要由輥?zhàn)觽鲃?dòng)系統(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360KW，分4個(gè)加熱區(qū)。加熱體采用鐵鉻鋁材料，使用溫度為0～1000℃，采用鎳鉻鎳硅熱電偶做為溫度測(cè)量，溫度顯示儀表為圓圖式溫度記錄儀。同時(shí)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(dòng)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(gè)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(dòng)大，溫度控制精度差（±15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(dòng)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)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)噪音大，振動(dòng)較大。接觸器機(jī)構(gòu)件極易松動(dòng)，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、改造后溫度控制設(shè)備：

  系統(tǒng)的改造后我們采用了AM909高性能控制器。AM909高性能控制器是控溫系統(tǒng)的核心部分，采用的是自動(dòng)PID調(diào)節(jié)的一種新型算法，在誤差大時(shí)，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(shí)，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(dòng)演算和記憶被控對(duì)象的部分特征以使效果最優(yōu)化。自整定方法簡(jiǎn)單應(yīng)用方便：由于自整定執(zhí)行時(shí)采用位式調(diào)節(jié)，經(jīng)2~3次振蕩后，儀表內(nèi)部微處理器根據(jù)位式控制產(chǎn)生的振蕩，分析其周期、幅度及波型來(lái)自動(dòng)計(jì)算出P、I、D等控制參數(shù)。具有無(wú)超調(diào)、高精度、參數(shù)確定簡(jiǎn)單、對(duì)復(fù)雜對(duì)象也能獲得較好的控制效果等特點(diǎn)。在使用過(guò)程中AM909微電腦控制器結(jié)合PID調(diào)節(jié)、自動(dòng)演算及模糊控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自整定/自適應(yīng)功能，及無(wú)欠調(diào)的精確調(diào)節(jié)，性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)控制方式。

四、溫控系統(tǒng)的組成：

改造后溫控加熱系統(tǒng)由AM909-301-010-000程序型高性能控制器和S-type三相電力調(diào)節(jié)器和無(wú)紙記錄儀等低壓電器組成。系統(tǒng)包括進(jìn)線柜，控制柜，分別控制退火爐的主電源系統(tǒng)和六區(qū)加熱系統(tǒng)及爐門(mén)傳動(dòng)控制系統(tǒng)（前后爐門(mén)的點(diǎn)動(dòng)升降控制）。具體說(shuō)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(kāi)分離指示。
2、爐門(mén)傳動(dòng)控制系統(tǒng) 爐門(mén)傳動(dòng)控制系統(tǒng)執(zhí)行前后爐門(mén)的升降操作，爐門(mén)控制系統(tǒng)為點(diǎn)動(dòng)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) 控制電源主要提供六區(qū)加熱回路的控制電源及儀表和爐門(mén)的控制電源。其中儀表電源為保證儀表的安全及可靠性，應(yīng)用380V／220V隔離變壓器供電?？刂齐娫吹牟僮魍ㄟ^(guò)分合有關(guān)空氣斷路器及切合有關(guān)按鈕實(shí)現(xiàn)。
4、四區(qū)加熱回路操作 四區(qū)加熱回路通過(guò)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(shí)對(duì)應(yīng)相應(yīng)的指示燈亮，S-type電力調(diào)節(jié)器啟動(dòng)根據(jù)AM909-301-010-000程序型高性能控制器

的輸出量自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱功率。

五、系統(tǒng)控制功能  
    控制系統(tǒng)我們采用了臺(tái)灣泛達(dá)AM909-301-010-000程序型高性能控制器：AM909程序型儀表用于需要按一定時(shí)間規(guī)律自動(dòng)改變給定值進(jìn)行控制的場(chǎng)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(dòng)化程度。它具備100段程序編排功能，可設(shè)置任意大小的給定值；具有跳轉(zhuǎn)、運(yùn)行、暫停及停止等可編程/可操作命令，具備二路事件輸出功能?？赏ㄟ^(guò)報(bào)警輸出控制其他設(shè)備聯(lián)鎖動(dòng)作，進(jìn)一步提高設(shè)備自動(dòng)化能力；可通過(guò)安裝外部開(kāi)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(dòng)運(yùn)行或方便操作；具有停電處理模式、測(cè)量值啟動(dòng)功能及準(zhǔn)備功能，使程序執(zhí)行更有效率及更完善。     

M900系列高性能控制器

 控制精度高：取樣時(shí)間150mS,測(cè)量誤差〈±0.2%FS，冷端補(bǔ)償誤差±1℃（0-50度環(huán)境內(nèi)）升溫斜率段可引入變?cè)鲆婵刂茰p少跟從誤差，采用等待措施減小恒溫段運(yùn)行時(shí)間誤差。
操作設(shè)置容易：顯示功能使用一體化模塊式顯示器：過(guò)程值（PV），設(shè)定值（SV），輸出閥位值（MV）在調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控。
多種通訊方式：RS-485主從機(jī)通訊。MODBUS RTU通訊，主從控制+RS485。
MODBUS RTU對(duì)上位機(jī)



六、結(jié)束語(yǔ)：
    加熱爐的改造中由于采用了AM909程序型微電腦控制器具備優(yōu)良的測(cè)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(lái)前所未有的方便。例如其輸出可配用具備能直接用時(shí)間比例過(guò)零、周波過(guò)零或移相方式觸發(fā)可控硅，不僅降低成本，簡(jiǎn)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(dòng)控制系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展，數(shù)字無(wú)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(kāi)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(wú)紙記錄儀的電加熱爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，使電加熱爐的技術(shù)改造更具有飛躍的提高。
改造后溫控加熱系統(tǒng)由AM909-301-010-000程序型高性能控制器和S-type三相電力調(diào)節(jié)器和無(wú)紙記錄儀等低壓電器組成。系統(tǒng)包括進(jìn)線柜，控制柜，分別控制退火爐的主電源系統(tǒng)和六區(qū)加熱系統(tǒng)及爐門(mén)傳動(dòng)控制系統(tǒng)（前后爐門(mén)的點(diǎn)動(dòng)升降控制）。具體說(shuō)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(kāi)分離指示。
2、爐門(mén)傳動(dòng)控制系統(tǒng) 爐門(mén)傳動(dòng)控制系統(tǒng)執(zhí)行前后爐門(mén)的升降操作，爐門(mén)控制系統(tǒng)為點(diǎn)動(dòng)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) 控制電源主要提供六區(qū)加熱回路的控制電源及儀表和爐門(mén)的控制電源。其中儀表電源為保證儀表的安全及可靠性，應(yīng)用380V／220V隔離變壓器供電。控制電源的操作通過(guò)分合有關(guān)空氣斷路器及切合有關(guān)按鈕實(shí)現(xiàn)。
4、四區(qū)加熱回路操作 四區(qū)加熱回路通過(guò)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(shí)對(duì)應(yīng)相應(yīng)的指示燈亮，S-type電力調(diào)節(jié)器啟動(dòng)根據(jù)AM909-301-010-000程序型高性能控制器
的輸出量自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱功率。
五、系統(tǒng)控制功能  
控制系統(tǒng)我們采用了臺(tái)灣泛達(dá)AM909-301-010-000程序型高性能控制器：AM909程序型儀表用于需要按一定時(shí)間規(guī)律自動(dòng)改變給定值進(jìn)行控制的場(chǎng)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(dòng)化程度。它具備100段程序編排功能，可設(shè)置任意大小的給定值；具有跳轉(zhuǎn)、運(yùn)行、暫停及停止等可編程/可操作命令，具備二路事件輸出功能?？赏ㄟ^(guò)報(bào)警輸出控制其他設(shè)備聯(lián)鎖動(dòng)作，進(jìn)一步提高設(shè)備自動(dòng)化能力；可通過(guò)安裝外部開(kāi)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(dòng)運(yùn)行或方便操作；具有停電處理模式、測(cè)量值啟動(dòng)功能及準(zhǔn)備功能，使程序執(zhí)行更有效率及更完善。