試談電阻爐溫度控制系統的改進

劉立軍

摘 要：在科學技術快速發展的當今，依舊堪憂的是國內電阻爐溫度控制設備的近況。在材料燒結、熱處理等工藝歷程中，一個很主要的步驟就是溫度控制。直接影響著工件質量的就是溫度控制精度。因此對電阻爐溫度控制系統的改進尤為重要。該文關鍵探討的是電阻爐的溫度控制問題，要完成對電阻爐的溫度控制，就一定要知道電阻爐的特點，爐溫控制的基本原理，跟溫度控制的設計相關，以完成對電阻爐溫度的精確控制，滿足熱處理工藝對溫度的控制精度和控制規律的需要。

關鍵詞：電阻爐 溫度控制 改進

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（a）-0096-02

在工業出產中，常常應用的重要被控參數有電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速與開關量。跟著計較機技術的發展，別開生面的數字控制，發展快速。憑借必定的硬件根蒂根基，針對指定的控制目標，完成一個高靠得住性，高效率的計算機使用體系，是當代工業與社會發展的急切需要。21世紀計算機技術的迅速發展，微電子技術的促進，讓這一要求能夠完成。與單片機對比，計算機集中控制熱處理系統不但具備控制方便、容易與靈活性等好處，并且能夠大幅度提升被控溫度的技術目標，從而可以高效率的提升產物的質量與數量。基于這些好處，我們使用來計算機集中控制熱處理系統對它們實施控制，是以，計算機集中控制熱處理系統對溫度的控制是工件熱處理發展的方向。

1 什么是電阻爐

1.1 電阻爐類型的介紹

電阻爐的類型也能夠說五花八門，這里講解幾種。高溫臺車式電阻爐主要使用在高錳鋼襯板、高鉻與高錳鋼鑄件、球墨鑄鐵、軋輥、鋼球、漿泵、錘頭破碎機、耐磨襯板淬火、固熔、正火、退火和每種機械零件熱處理。臺車式回火電爐，主要用于高鉻鑄鋼軋輥回火、軋輥表面焊接修復后清除焊接應力回火和其他使用回火。井式電阻爐顧名思義是象水井式樣的電阻爐，主要用于圓形工件、環件特別是風電法蘭的熱處理專用，也能用于電機制造業，電機轉子熱套加熱用途。

1.2 電阻爐的構造

電阻爐主要由爐體、加熱機構、溫度控制機構組成。本文就只解說一下臺式電阻爐吧。臺式電阻爐由爐體與電控兩部分結構而成。爐體部分主要包含爐殼、爐襯、加熱元件、爐門和臺車。爐殼從鋼板和型鋼焊接組成，爐襯使用節能型超輕質耐火磚、硅酸鋁纖維和優質保溫材料結構復合爐襯。加熱元件用高合金電阻絲繞制成螺旋狀安置于爐襯與臺車擱磚上；臺車能夠來回移動，方便裝卸料，其和爐殼間使用新穎自動密封，密封性能改善了；都要使用電動減速機構帶動的是爐門的升降和臺車的進出，耐熱鑄鋼件為爐底板，并能選配臺車傾斜卸料機構。

2 系統工作原理

這種掌控辦法是從1臺上位機工作站、打印機、Rs 485接口和幾臺下位機（從機）構成。為了完成分散性掌控、集中式管理就是集散式掌控的目的，體系把Pc機和幾臺單片機（從機）一起構成集散式智能溫度控制體系。

操作人員能在Pc上位機上實施操作，經過Pc機的圖形顯示屏，實行對所有體系和下位機的監控，對下位機發出掌控命令的上位機，同時下位機向上位機報各數據，上位機對數據再做出合理的解決，經過這種相通形式，完成了分散控制與集中管理的最好結果。

下位機關鍵包含主CPU部分、通道輸入、通道輸出、鍵盤與顯示部分。他們重要的工作是實現對溫度的檢驗、顯示、計算、輸送和與上位機中間的聯系，且各個下位機在本身的工作形式下，可以經過應用面板上面的鍵盤實行藝參數的布置，完善工藝曲線等操作，而在遠程工作形式下，下位機不論是布置工藝參數還是操作工藝運行的狀態與狀況都統統受控于PC上位機，在控溫的所有經過中，以圖形的方式表示工藝曲線的是體系將會在顯示屏上，而且描繪眼前的現實溫度與運行情況，人機處于特別友好的合作狀態。

上位機應用串行接口和每個下位機中間互相通信，實行每一種參數與命令的輸送和接收，在下位機運行經過中，上位機收到下位機輸送的工藝參數，同時對工藝數據實行記錄和保存，展現工藝曲線于反映下位機的工作情況，這樣供應了了解控溫工藝的有效辦法，同時上位機經過輸送與讀寫命令對下位機完成遠程監控。

3 控制系統軟件設計

在單機片體系設計中的軟件關鍵包含步驟連接體系U1，其中重要包含負責主步驟的初始化體系和與單機片U2實行連接。T0和T1中服務步驟（T0中斷服務順序實行采樣、濾波、轉換標度、處理越限、控制顯示溫度；T1中斷服務順序關鍵控制雙向可控硅的通斷）、采樣子步驟（ADC0809以查詢形式對IN0通道采樣四次）、字濾波子步驟（使用防脈沖干擾平均值法濾波對4次采樣值解決得平均值，以備PID運算與溫度標度轉換應用）、標度轉換子步驟（參數經A/D轉換后獲得的數碼值僅對應于參數的大小并不等于之前帶有量綱的參數值，故一定要把它轉換成帶有量綱的數值方便展現）、PID運算子步驟（先求出實測溫度對所需溫度的偏差值是控制的原理，對偏差值解決而得到控制信號去調節電阻爐的加熱功率）和其他子順序（像為實行采樣值數碼展示而加入2到10進制轉換子步驟與壓縮BCD碼成為單字節BCD碼子步驟；為求取PID運算而加入把鍵盤設定值實行10到2進制轉換的子步驟等）。

鍵盤監控程序設計。本體系功能比較難，思考到假如使用一鍵一義監控會因為按鈕太多，造成本錢加多而且面板很難設置，用戶操作也不容易，所以本設計使用一鍵多義的鍵盤監控順序。詳細是：（1）使用狀態程序編碼設計狀態圖，結構兩張表（即狀態表與索引表），監控步驟依據當前態碼與鍵碼查表一方面能夠找到任務模塊wORK0～WORK15中對應的某一項予以實施發出運行命令；另一方面能夠用于下次推斷解決所需的次態NEXT項。2）顯示輸出順序設計。顯示輸出順序包含初始化、經過DS1609得到單片機U1數據、控制設定溫度值顯示與現在溫度值展示。

4 硬件設計

4.1 溫度檢測電路

使用鉑電阻溫度傳感器，設計成電橋放大電路，把溫度的改變變換成鉑電阻的改變，電橋用電阻連成，再把鉑電阻的改變變換成電橋電壓的改變，這電壓經放大后送0809芯片實施模數（A/D）變換，單一運放組成差動放大器是放大電路選用的，約200倍左右的放大倍數，補償在運放內設有，能承受大的差動輸寫電壓而且輸寫阻抗比較高。

4.2 A/D轉換接口電路

擴展了一片模數（A/D）轉換芯片ADC0809的是SDB-I型單片單板機，從而能完成8路的A/D輸入，其口地址為：COOOH-C007H.ADC0809的A/D變換完成信號EOC和8031的P1.3腳相連，因此經過盤查P1.3腳是不是為高電平就能知A/D變換是不是己經完成8031能夠讀入變換好的數字目，而且把這數字目送到軟件部門查表步驟的參數入口，從而查出它要對應的溫度值，就是采樣溫度值。

5 改造方案

分析之前溫度控制體系原理圖能知道，問題的主要在于體系中的溫度指示調節儀TCW-32A的溫度給定值布置需要手動實施。因此，作者應用了以8031單片機為重點的智能型溫度調節儀TCW-32B，來替代之前爐溫控制體系中的溫度指示調節儀TCW-32A。溫度調節儀TCW-32B與TCW-32A相比主要是增加了通訊功能，方便了計算機的集中控制。如圖2所示的是改造后的爐溫控制系統原理框圖。

5.1 溫度檢查和電路補償

體系的溫度傳感器依然使用鉑銠10—鉑熱電偶。實用集成溫度傳感器AD590對熱電偶的參比端溫度實施補償。

5.2 顯示/鍵盤電路

本體系用四位LED展示，靜態顯示的接口使用MC14495芯片。鍵盤從0～9數字鍵、確定鍵、RESET鍵共12個鍵組成，能夠布置工作溫度與時間還有加熱工件折線圖代號。

5.3 調節信號輸出電路

為了方便光電隔離，體系使用串行D/A轉換器MAX531和V/I變換器AD694，并使用輸出0～20 mA的連接形式。從軟件實施公式轉換，來把0～10 mA直流調節信號輸出完成。

6 結語

體系結合智能控制技術、串行通信技術和熱處理工藝技術于一體，具有很好的掌控與跟蹤性能，準確度高的控溫，在保證其它工藝的條件正常的狀況下，提升了工件的質量，把能源消耗降低了，具備一定的社會經濟效益。這體系完成了本地與遠程兩種工作形式，完成了人機的友好互動，操作容易方便，溫控數據能夠及時實行解決與保存，從而大大提升了掌控精度。

參考文獻

[1] 汪建宇，廖哲智.HD-Ⅱ型電阻爐溫度控制系統[J].自動化與儀表，2001（1）：45-49.

[2] 胡漢才.單片機原理及其接口技術[M].北京：清華大學出版社，1996.

[3] 崔宗芳，李斌.智能儀表輸出通道的一種組成方法[J].自動化儀表，2000（7）：46-48.