關鍵詞：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。*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崇使用的新型溫控裝置。

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546KW，分5個加熱區。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（±10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）溫控儀表老化嚴重，存在控制失靈等故障，儀表控制精度也難以滿足現代生產工藝的精度要求。而且此儀表要求日常頻繁維護。    （3）系統運行時噪音大，振動較大（接觸器吸合不佳形成）。這樣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、先進溫度控制設備
   先進儀表的選擇：系統的改造中我們采用了先進的AI人工智能調節器。AI調節器是控溫系統的核心部分，AI儀表開創性地采用了平臺概念，將非常專業化的數字調節儀表轉為平臺化設計的產品，采用的是AI人工智能調節算法是采用模糊規則進行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，并能在調節中自動學習和記憶被控對象的部分特征以使效果*優化。         

四、溫控系統的組成  

新型溫控加熱系統由AI-808PAI5X3L1L1S4程序型溫控調節器和三相可控硅觸發回路及AI-3070總線式無紙記錄儀等低壓控制元件組成。系統包括1臺進線柜，3臺控制柜，分別控制退火爐的主電源系統和五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、空開分離指示和有功功率計量。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    控制電源主要提供五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**及可靠性，應用380V／220V隔離變壓器供電。控制電源的操作通過分合有關空氣斷路器及切合有關按鈕實現。4五區加熱回路操作    五區加熱回路操作分為單動及聯動操作。單動時選擇單動／聯動按鈕為單動位置，此時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。聯動時選擇在聯動位置，按下起動按鈕，各區接觸器吸合，對應運行指示燈亮；按對應聯動停止按鈕時，各區接觸器斷開，對應停止指示燈亮。聯動、單動操作前，各區動力空開及控制空開均在合位置。

五、系統控制功能  

制系統我們采用了 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50段程序編排功能，可設置任意大小的給定值升/降斜率；具有跳轉、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。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。   1、功能及概念：    程序段：段號可從1－30，當前段(STEP)表示目前正在執行的段。    設定時間：指程序段設定運行的總時間，單位是min，有效數值從1－9999。    運行時間：指當前段已運行時間，當運行時間達到設置時間時，程序自動跳下一段運行。    跳轉：程序段可編程為自動跳轉到1－30段中的任意段執行，可實現循環控制。通過修改STEP的數值也可實現跳轉。    運行/暫停（run/HoLd）：程序在運行狀態時，計時，給定值按預先編排的程序曲線變化。程序在暫停狀態下，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，也可由人隨時執行暫停/運行操作。暫停狀態下儀表仍然保持調節功能。
程序設置：                                                
程序曲線的編排；程序表調節器可用于按一定時間規律自動改變給定值進行控制的場
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，可設置任意大小的給定值升、降斜率；具有跳轉（目標段只限于前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備聯鎖動作如：警燈、風機、報警，進一步提高設備自動化能力；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。
程序儀表自整定時把**段程序設置為常用溫度或*高溫度啟動自整定，此時時間停止運行。                           
3、模塊過電壓保護：
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，還可限制關斷的晶閘管在再次導通時，電容向晶閘管放電產生開通損耗和較大di/dt值，對于持續時間較長，產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。在感應到電網波動以及**系數后，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 應大于電路實際浪涌電流值，一般為3～15KA。常用規格：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：
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電爐**。對于缺相保護建議采用三相缺相保護器獨立使用。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*簡單的線路及模塊化的結構，從維護到擴充功能都十分方便。
7）接線方式與零線：
每臺加熱設備的負載的接線方式是不同若負載是加熱爐，而且負載有可能不相等時（如硅碳棒爐），三相四線制要比三相三線制有更好的平恒度，并且當某相負載開路時，三相四線制能自動監測并報警(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。常規的應用中，若三相負載完全平衡，則零線相互抵消為0，所以習慣上零線用比相線要小得多的線徑。但對于三相四線制調相觸發，當相移角小于60度時，零線的電流是三條相線電流之和（三相負載輪流導通，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，只有當可控硅完全導通時且三相負載平衡時，零線電流才為0。所以對于普通電阻絲為負載時，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載，如硅碳棒電爐等，由于常常工作在小移相角，零線應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損耗在零線上。
8）高頻干擾：
由于移相觸發會帶來較強的1－100KHZ頻率范圍的干擾，移相觸發器應安裝在離可控硅較進的位置，但應與動力線保持一定的距離，應盡量縮短觸發線的長度，并盡量不要將不同相的觸發線平行走線。
3、儀表控制    儀表控制分為單動與聯動，在儀表電源及變壓器正常的情況下，各柜內儀表空開在合狀態下，在2＃柜內選擇單動／聯動按鈕開關，儀表即可執行單動或聯動操作。儀表控制由運行（RUN）、停止（STOP）、保持（HOLD）三種狀態。    儀表單動操作用于控制1個區的1臺儀表運行，聯動操作用于控制1～5區的所有儀表運行。儀表運行的3種狀態無論在單動或聯動操作下，均可通過點動按住聯動溫控儀表按鈕進行轉換。
4、參數設置、調試方式：
  根據系統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智能調節器增加了30+20段時間程序控制功能，前30段可編程為自動跳轉執行,實現循環控制,采用先進的模塊化設計，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 來記錄數據。主要功能為：豐富的顯示畫面；強大的設置功能；完善的數據處理；實用的U盤與CF卡記錄數據功能；方便的數據統計功能；靈活的報警功能；可靠的通訊功能；隨機提供的數據管理軟件。
數據記錄功能應用：
數據記錄功能發展很快，從有紙記錄到無紙記錄；無紙記錄模擬量輸入到數字無紙記錄儀；由于電爐控制柜是采用通訊功能的數字調節儀表來控制電爐可控硅，就需要記錄電爐控溫曲線。
控制柜安裝數字式AI-2070S/3070S無紙記錄儀，通過RS485通訊接口，采用上下位機的方式，能方便地與AI智能程序型PID溫度調節器配合使用。
在電爐程序控溫時在觸摸屏上可顯示雙曲線運行圖、屏內儲存15段升降溫程序、程序圖形重顯；可即時設置、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】、在運行狀態下切換【手動/自動】狀態，手動控制輸出量；即時修改【段號】，指定運行段；及修改儀表控制參數等多種功能；追憶記錄的溫度曲線數據。數據報表、報警報表的打印
1、PC機數據處理
  在數據記錄儀中，即可以根據客戶的實際需要，設置數據的采樣時間，存儲間隔以及是否保存記錄，是否立即保存數據到CF卡等功能，來滿足不同的需求。采樣時間默認為6秒，用戶可以設定的范圍是：6秒~3600秒；
2、微型打印機方式
   配備微型打印機在觸摸屏上直接點擊打印按鈕可打印歷史數據、曲線。
數據曲線查詢打印：手動設置查詢的報表時間內容，打印每行5個數據；
數據曲線即時打印：手動打印當前剛剛采集到的報表內容，每行5個數據，連續換行；

七、結束語：
   加熱爐的改造中由于采用了AI人工智能調節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****的方便。例如其輸出可配用具備“燒不壞”特性的可控硅觸發模塊，能直接用時間比例過零、周波過零或移相方式觸發各種單向、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。