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)的運行原理，使用效果進(jìn)行了分析說明。zui后指出，該溫控系統(tǒng)是一種應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟適用、控制*并值得廣泛推崇使用的新型溫控裝置。

 二、設(shè)備改造原因
    退火爐主要由輥子傳動系統(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)，因而能源浪費大，加熱效率低。其它繼電器觸點動作頻繁，因而觸點磨損嚴(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)運行時噪音大，振動較大（接觸器吸合不良形成）。這樣接觸器機構(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*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*化。                                                             
   自整定方法簡單應(yīng)用方便：由于自整定執(zhí)行時采用位式調(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、幅度及波型來自動計算出M 5、P、t等控制參數(shù)。具有無超調(diào)、高精度、參數(shù)確定簡單、對復(fù)雜對象也能獲得較好的控制效果等特點。
在使用過程中AI調(diào)節(jié)器 結(jié)合PID調(diào)節(jié)、自學(xué)習(xí)及模糊控制技術(shù)，實現(xiàn)了自整定/自適應(yīng)功能，及無欠調(diào)的調(diào)節(jié)，性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器。

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^分合有關(guān)空氣斷路器及切合有關(guān)按鈕實現(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)、運行、暫停及停止等可編程/可操作命令，可在程序控制運行中修改程序；具備二路事件輸出功能?？赏ㄟ^報警輸出控制其他設(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)行程序運行/暫停/停止等操作，以實現(xiàn)連鎖、同步啟動運行或方便操作；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)定運行的總時間，單位是min，有效數(shù)值從1－9999。    運行時間：指當(dāng)前段已運行時間，當(dāng)運行時間達(dá)到設(shè)置時間時，程序自動跳下一段運行。    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，可實現(xiàn)循環(huán)控制。通過修改STEP的數(shù)值也可實現(xiàn)跳轉(zhuǎn)。    運行/暫停（run/HoLd）：程序在運行狀態(tài)時，計時，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/運行操作。暫停狀態(tài)下儀表仍然保持調(diào)節(jié)功能。
  停止（stoP）：執(zhí)行停止操作，將使程序停止運行，此時運行時間被清0，事件輸出開關(guān)復(fù)位，并且停止控制輸出。在停止?fàn)顟B(tài)下執(zhí)行運行操作，則儀表將從STEP設(shè)置的段號啟動運行程序?？稍诔绦蚨沃芯幦胱詣油Ｖ沟墓δ?，并同時對運行段號STEP值進(jìn)行設(shè)置。也可人為隨時執(zhí)行停止操作（執(zhí)行后STEP被設(shè)置為1，不過用戶可再進(jìn)行修改）。    事件輸出：由程序編排發(fā)生?？稍诔绦蜻\行中控制2路報警開關(guān)動作，以方便控制各種外部設(shè)備同步或連鎖工作。    停電/開機事件：指儀表接通電源或在運行中意外停電，可提供多種處理方案供用戶選擇。用戶可以通過設(shè)置儀表的參數(shù)（run）設(shè)置儀表重新上電后的運行狀態(tài)。    準(zhǔn)備（rdy）/測量值啟動功能：在啟動運行程序由于爐體的溫度和儀表設(shè)置的初始溫度之間有偏差，并且其差值大于正（或負(fù)）偏差報警值(dHAL及dLAL)時，儀表并不立即進(jìn)行正（或負(fù)）偏差報警，而是先將測量值調(diào)節(jié)到其誤差小于偏差報警值，此時程序也暫停計時，也不輸出偏差報警信號，直到正、負(fù)偏差符合要求后才再啟動程序。準(zhǔn)備/測量值啟動功能用于設(shè)置無法預(yù)知升／降溫時間的段也十分有用。要允許或取消準(zhǔn)備/測量值啟動功能，可在run參數(shù)中進(jìn)行設(shè)置。準(zhǔn)備/測量值啟動功能可保證了運行整條程序曲線的完整性，準(zhǔn)備/測量值啟動功能用于解決啟動運行時測量值與給定值不一致而對程序運行產(chǎn)生的不確定性，以獲得率、完整并符合用戶要求程序運行結(jié)果。
 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）、運行、暫停及停止等可編程/可操作命令，可在程序控制運行中修改程序；具有二路事件輸出功能。可通過報警輸出控制其他設(shè)備聯(lián)鎖動作如：警燈、風(fēng)機、報警，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zui高溫度啟動自整定，此時時間停止運行。
可控硅觸發(fā)采用移相觸發(fā)器    宇電AIJK6系列是應(yīng)用了單片機技術(shù)的智能化三相移相觸發(fā)及周波過零兩用觸發(fā)器，功能強大且可靠性高，能適應(yīng)各種電阻絲、硅碳棒及負(fù)載采用變壓器降壓的硅鉬棒、鎢絲等各種類型工業(yè)電爐，也可用于電機軟啟動的控制。    AIJK6的主要性能：0-20mA（0-5V）/4-20mA（1-5V）信號兼容輸入；采用計算機技術(shù)進(jìn)行線性化功率修正，當(dāng)負(fù)載為阻性時，其輸出功率與輸入信號成正比；缺相檢測、過流檢測及報警功能；AIJK6還具備可控硅擊穿及負(fù)載開路檢測功能；自動同步功能，連接可控硅觸發(fā)線時不需要對相序；AIJK3甚至不需要對極性；采用全光電隔離及“燒不壞”技術(shù)，可靠性非常高，對輸入端造成干擾小；電流反饋或延遲時間可調(diào)的軟啟動/軟停止功能，適應(yīng)硅鉬棒、鎢絲、電動機及感性負(fù)載；內(nèi)含開關(guān)電源，可直接用220VAC電源供電，并具備5V及24V兩組直流電源輸出。     AIJK6在下述情況下報警：主回路斷線或缺相；主回路接觸器斷開；阻容壓敏吸收損壞（不影響加熱）。                                               
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)波動以及安全系數(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）斷偶超溫報警缺相保護(hù)：
 在超溫報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)電爐安全。對于缺相保護(hù)建議采用三相缺相保護(hù)器獨立使用。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zui簡單的線路及模塊化的結(jié)構(gòu)，從維護(hù)到擴充功能都十分方便。
 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*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*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*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，是相線安全載流量的2－3倍。不僅柜子到供電變壓器的零線也要粗，以保證零線的安全，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臺儀表運行，聯(lián)動操作用于控制1～5區(qū)的所有儀表運行。儀表運行的3種狀態(tài)無論在單動或聯(lián)動操作下，均可通過點動按住聯(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,實現(xiàn)循環(huán)控制,采用先進(jìn)的模塊化設(shè)計，具備5個功能模塊插座：輔助輸入、主輸出、報警、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：繼電器觸點開關(guān)輸出模塊；
 AIJK6系列是應(yīng)用了單片機技術(shù)的智能化三相移相觸發(fā)及周波過零兩用觸發(fā)器，功能強大且可靠性高，能適應(yīng)各種電阻絲、硅碳棒及負(fù)載采用變壓器降壓的硅鉬棒、鎢絲等到各種類型工業(yè)電爐，也可用于電機軟啟動的控制，其主要特點包括：
0-20mA(0-5V)/4-20mA(1-5V)信號兼容輸入；
采用計算機技術(shù)進(jìn)行線性化功率修正，當(dāng)負(fù)載為阻性時，其輸出功率與輸入信號成正比；
缺相檢測、過流檢測及報警功能；AIJK6還具備可控硅擊穿及負(fù)載開路檢測功能；
自動同步功能，連接可控硅觸發(fā)線時不需要對相序；AIJK6甚到不需要對極性；
采用錢光電隔離及“燒不壞”技術(shù)，可靠性非常高，對輸入端造成干擾??；
電流反饋或延遲時間可調(diào)的軟啟動/軟停止功能，可適應(yīng)硅鉬棒、鎢絲、電動機及感性負(fù)載；
內(nèi)含開關(guān)電源，可直接220VAC電源供電，并具備5V及24V兩組直流電源輸出；
 儀表的調(diào)節(jié)功能采用先進(jìn)的AI人工智能PID調(diào)節(jié)算法。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，運用模糊算法進(jìn)行調(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*化。具有無超調(diào)、高精度、參數(shù)確定簡單、對復(fù)雜對象也能獲得較好的控制效果等特點。改進(jìn)后的PID參數(shù)是采用宇電*的M 5、P、t等控制參數(shù)來表示的。
 調(diào)試方式：電熱鼓風(fēng)干燥箱控制儀表AI-808PX3L1L1S4增強型智能調(diào)節(jié)器 ，三相過零觸發(fā)控制。
調(diào)試方式：
 參數(shù)設(shè)定后首先要自整定。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，運用模糊算法進(jìn)行調(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*化。具有無超調(diào)、高精度、參數(shù)確定簡單、對復(fù)雜對象也能獲得較好的控制效果等特點。
 AI系列調(diào)節(jié)儀表還具備參數(shù)自整定功能，AI人工智能調(diào)節(jié)方式初次使用時，可啟動自整定功能來協(xié)助確定M 5、P、t等控制參數(shù)。初次啟動自整定時，可將儀表切換到顯示狀態(tài)①是PV測量值SV給定值的狀態(tài)下，按住半園弧鍵并保持約2秒鐘，此時儀表下顯示器將閃動顯示“At”字樣，表明儀表已進(jìn)入自整定狀態(tài)。自整定時，儀表執(zhí)行位式調(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、幅度及波型來自動計算出M 5、P、t等控制參數(shù)。如果在自整定過程中要提前放棄自整定，可再按住半園弧鍵并保持約2秒鐘，使儀表下顯示器停止閃動“At”字樣即可。視不同系統(tǒng)，自整定需要的時間可從數(shù)秒至數(shù)小時不等。儀表在自整定成功結(jié)束后，會將參數(shù)CtrL設(shè)置為3（出廠時為1）或4，這樣今后無法從面板再按住鍵啟動自整定，可以避免人為的誤操作再次啟動自整定。已啟動過一次自整定功能的儀表如果今后還要啟動自整定時，可以用將參數(shù)CtrL設(shè)置為2的方法進(jìn)行啟動。具體的操作要參考說明書。