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退火爐改造溫控系統應用

 

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中的應用，較為詳細地對溫控系統的組成，構成器件的原理、性能、功用進行了闡釋說明。文中對系統的運行原理，使用效果進行了分析說明。最后指出，該溫控系統是一種應用廣泛、經濟適用、控制效果顯著并值得廣泛推薦使用的新型溫控裝置。

關鍵詞：退火爐，AM909溫控器，三相電力調整器，臺灣泛達。

 

二、設備改造原因：

  退火爐主要由輥子傳動系統和溫控加熱系統構成。原退火爐溫控加熱系統主要由接觸器及溫控儀表組成。退火爐加熱系統總功率為360KW，分4個加熱區。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，它們布設在爐子的爐頂及爐底。應用此溫控加熱系統存在著諸多弊端，主要表現在以下幾個方面：

(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（±15度），加熱功率不可調節，因而能源浪費大，加熱效率低。其它繼電器觸點動作頻繁，因而觸點磨損嚴重。故障率逐年攀升，已經給生產構成嚴重威脅。    

(2)系統運行時噪音大，振動較大。接觸器機構件極易松動，造成連接處發熱嚴重，極易形成火災事故及其它電氣故障。

 

三、改造后溫度控制設備：

  系統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的核心部分，采用的是自動PID調節的一種新型算法，在誤差大時，運用模糊算法調節，以消除PID飽和積分現象，當誤差趨小時，采用改進后的PID算法進行調節，并能在調節中自動演算和記憶被控對象的部分特征以使效果最優化。自整定方法簡單應用方便：由于自整定執行時采用位式調節，經2~3次振蕩后，儀表內部微處理器根據位式控制產生的振蕩，分析其周期、幅度及波型來自動計算出P、I、D等控制參數。具有無超調、高精度、參數確定簡單、對復雜對象也能獲得較好的控制效果等特點。在使用過程中AM909微電腦控制器結合PID調節、自動演算及模糊控制技術，實現了自整定/自適應功能，及無欠調的精確調節，性能遠優于傳統控制方式。

四、溫控系統的組成：

改造后溫控加熱系統由AM909-301-010-000程序型高性能控制器和S-type三相電力調節器和無紙記錄儀等低壓電器組成。系統包括進線柜，控制柜，分別控制退火爐的主電源系統和六區加熱系統及爐門傳動控制系統（前后爐門的點動升降控制）。具體說明如下：
1、進線柜操作 進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。
2、爐門傳動控制系統 爐門傳動控制系統執行前后爐門的升降操作，爐門控制系統為點動操作控制。電氣控制上具有上下限及升降聯鎖控制。
3、控制電源系統 控制電源主要提供六區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，應用380V／220V隔離變壓器供電?？刂齐娫吹牟僮魍ㄟ^分合有關空氣斷路器及切合有關按鈕實現。
4、四區加熱回路操作 四區加熱回路通過操作各區的起停按鈕實現各區的停送電操作，停送電時對應相應的指示燈亮，S-type電力調節器啟動根據AM909-301-010-000程序型高性能控制器

的輸出量自動調節加熱功率。

五、系統控制功能  
    控制系統我們采用了臺灣泛達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間規律自動改變給定值進行控制的場合。它具有強大的編程及操作能力，可進一步提高控制設備的自動化程度。它具備100段程序編排功能，可設置任意大小的給定值；具有跳轉、運行、暫停及停止等可編程/可操作命令，具備二路事件輸出功能。可通過報警輸出控制其他設備聯鎖動作，進一步提高設備自動化能力；可通過安裝外部開關執行程序運行/暫停/停止等操作，以實現連鎖、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備功能，使程序執行更有效率及更完善。     

M900系列高性能控制器

 控制精度高：取樣時間150mS,測量誤差〈±0.2%FS，冷端補償誤差±1℃（0-50度環境內）升溫斜率段可引入變增益控制減少跟從誤差，采用等待措施減小恒溫段運行時間誤差。
操作設置容易：顯示功能使用一體化模塊式顯示器：過程值（PV），設定值（SV），輸出閥位值（MV）在調試運轉時可同時進行監控。
多種通訊方式：RS-485主從機通訊。MODBUS RTU通訊，主從控制+RS485。
MODBUS RTU對上位機



六、結束語：
    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計帶來前所未有的方便。例如其輸出可配用具備能直接用時間比例過零、周波過零或移相方式觸發可控硅，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的發展，電加熱爐自動控制系統得到了快速的發展，數字無紙記錄儀的功能不斷提高，控制系統都得到了很好應用和發展。開發采用由數字通訊控制儀表＋人機界面觸摸屏數字無紙記錄儀的電加熱爐自動控制系統，使電加熱爐的技術改造更具有飛躍的提高。
改造后溫控加熱系統由AM909-301-010-000程序型高性能控制器和S-type三相電力調節器和無紙記錄儀等低壓電器組成。系統包括進線柜，控制柜，分別控制退火爐的主電源系統和六區加熱系統及爐門傳動控制系統（前后爐門的點動升降控制）。具體說明如下：
1、進線柜操作 進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。
2、爐門傳動控制系統 爐門傳動控制系統執行前后爐門的升降操作，爐門控制系統為點動操作控制。電氣控制上具有上下限及升降聯鎖控制。
3、控制電源系統 控制電源主要提供六區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，應用380V／220V隔離變壓器供電?？刂齐娫吹牟僮魍ㄟ^分合有關空氣斷路器及切合有關按鈕實現。
4、四區加熱回路操作 四區加熱回路通過操作各區的起停按鈕實現各區的停送電操作，停送電時對應相應的指示燈亮，S-type電力調節器啟動根據AM909-301-010-000程序型高性能控制器
的輸出量自動調節加熱功率。
五、系統控制功能  
控制系統我們采用了臺灣泛達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間規律自動改變給定值進行控制的場合。它具有強大的編程及操作能力，可進一步提高控制設備的自動化程度。它具備100段程序編排功能，可設置任意大小的給定值；具有跳轉、運行、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^報警輸出控制其他設備聯鎖動作，進一步提高設備自動化能力；可通過安裝外部開關執行程序運行/暫停/停止等操作，以實現連鎖、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備功能，使程序執行更有效率及更完善。