前言
在鍍鋅板生產(chǎn)過程中，帶鋼的退火還原是一種非常重要的工藝環(huán)節(jié)，塔式爐內(nèi)的溫度直接關(guān)系著帶鋼表面鋼基層的形成，影響著產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量；傳統(tǒng)的塔式爐是由煤氣直接加熱，通過模擬儀表進(jìn)行溫度控制，控溫精度不高，熱利用率偏低，還不利于環(huán)保。下面介紹一種實(shí)用的電爐控溫方法。
1控溫系統(tǒng)的特性
溫控系統(tǒng)主要由溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)儀、執(zhí)行裝置、被控對象四個部分組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
被控制對象是大容量、大慣性的電熱爐溫度對象，是典型的多階容積遲后特性，在工程上往往近似為包含有純滯后的二階容積遲后；由于被控對象電容量大，通常采用可控硅作調(diào)節(jié)器的執(zhí)行器，其具體的電路圖如圖2所示。
執(zhí)行器的特性：電爐的溫度調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)劑(供電能源)的斷續(xù)作用，改變電爐絲閉合時間Tb與斷開時間Tk的比值α,α=Tb/Tk。
調(diào)節(jié)加熱爐的溫度，在工業(yè)上是通過在設(shè)定周期范圍內(nèi)，將電路接通幾個周波，然后斷開幾個周波，改變晶閘管在設(shè)定周期內(nèi)通斷時間的比例，來調(diào)節(jié)負(fù)載兩端交流平均電壓即負(fù)載功率，這就是通常所說的調(diào)功器或周波控制器；調(diào)功器是在電源電壓過零時觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的，所以負(fù)載上得到的是完整的正弦波，調(diào)節(jié)的只是設(shè)定周期Tc內(nèi)導(dǎo)通的電壓周波。如圖3所示，設(shè)周期Tc內(nèi)導(dǎo)通的周波數(shù)為n，每個周波的周期為T，則調(diào)功器的輸出功率為P=n×T×Pn/Tc，Pn為設(shè)定周期Tc內(nèi)電壓全通過時裝置的輸出功率。
圖4
2硬件部分
溫度調(diào)節(jié)儀是控溫系統(tǒng)的核心部分，采用單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)智能化，它主要由輸入通道、輸出通道、人機(jī)對話通道以及一些外圍電路組成，原理框圖如圖4所示。
具體是由8031單片機(jī)、16K電擦寫程序存貯器、鍵盤及顯示器接口電路以及并形I/O芯片8255等組成。
它把傳感器送來的溫度信號進(jìn)行放大、比較、運(yùn)算后，輸出控制信號，觸發(fā)執(zhí)行裝置，實(shí)現(xiàn)溫度的自動控制，同時還實(shí)現(xiàn)多種溫度傳感器的轉(zhuǎn)換、調(diào)零、調(diào)幅的軟調(diào)整等功能。
為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，溫度傳感器信號應(yīng)采用屏蔽線單獨(dú)接地，此外，對主機(jī)亦采用電磁屏蔽措施，以防止其它的電磁干擾。
3軟件部分
系統(tǒng)軟件采用中斷方式編程，主要部分是時鐘中斷程序，主要由輸入處理程序、控制算法程序、顯示處理、輸出處理和自診斷程序等組成，其流程圖如圖5所示。
儀表通電啟動后，初始化程序進(jìn)行時間給定，每隔500ms時鐘中斷一次，中斷后進(jìn)入時鐘中斷處理。
對于純滯后，大慣性環(huán)節(jié)控制對象，一般采用積分分離PID控制算法。在一般的PID控制中，當(dāng)系統(tǒng)有較大的擾動或設(shè)定值較大幅度提降時，由于偏差較大及系統(tǒng)存在慣性和滯后，在積分項(xiàng)的作用下，會產(chǎn)生較大的超調(diào)和長時間波動，在溫度緩慢變化過程中這一現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，為此采用積分分離措施，即在偏差較大時，取消積分作用，偏差較小時，才將積分作用投入。積分分離PID控制算法如下：
圖6中曲線1是采用積分分離措施后的控制過程，曲線2是未采用積分分離措施的控制過程。比較曲線1、2，可見采用積分分離措施后，被控量的超調(diào)減少，并縮短了調(diào)節(jié)時間。
圖6
4結(jié)束語
根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的運(yùn)行情況，這種控溫方法，精度比較高，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要。主要設(shè)備:熱電偶或熱電阻,智能PID溫控儀,可控硅觸發(fā)調(diào)功器等.