退火炉改造温控系统应用

 

作者：王海云    电话：134 2915 2431

 

一、概述：

  本文着重论述了新型温控装置在退火炉温控系统中的应用，较为详细地对温控系统的组成，构成器件的原理、性能、功用进行了阐释说明。文中对系统的运行原理，使用效果进行了分析说明。最后指出，该温控系统是一种应用广泛、经济适用、控制效果显著并值得广泛推荐使用的新型温控装置。

关键词：退火炉，AM909温控器，三相电力调整器，台湾泛达。

 

二、设备改造原因：

  退火炉主要由辊子传动系统和温控加热系统构成。原退火炉温控加热系统主要由接触器及温控仪表组成。退火炉加热系统总功率为360KW，分4个加热区。加热体采用铁鉻铝材料，使用温度为0～1000℃，采用镍鉻镍硅热电偶做为温度测量，温度显示仪表为圆图式温度记录仪。同时利用圆图式温度记录仪控制继电器加热，由继电器控制接触器通与断，从而使加热温度与给定温度基本一致。使用加热电源为低压380V三相动力电源。加热体采用星形连接，它们布设在炉子的炉顶及炉底。应用此温控加热系统存在着诸多弊端，主要表现在以下几个方面：

(1)由于该控制方式为三位式控制（加热、保持、停止），这种控制方式存在着温度控制波动大，温度控制精度差（±15度），加热功率不可调节，因而能源浪费大，加热效率低。其它继电器触点动作频繁，因而触点磨损严重。故障率逐年攀升，已经给生产构成严重威胁。    

(2)系统运行时噪音大，振动较大。接触器机构件极易松动，造成连接处发热严重，极易形成火灾事故及其它电气故障。

 

三、改造后温度控制设备：

  系统的改造后我们采用了AM909高性能控制器。AM909高性能控制器是控温系统的核心部分，采用的是自动PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动演算和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化。自整定方法简单应用方便：由于自整定执行时采用位式调节，经2~3次振荡后，仪表内部微处理器根据位式控制产生的振荡，分析其周期、幅度及波型来自动计算出P、I、D等控制参数。具有无超调、高精度、参数确定简单、对复杂对象也能获得较好的控制效果等特点。在使用过程中AM909微电脑控制器结合PID调节、自动演算及模糊控制技术，实现了自整定/自适应功能，及无欠调的精确调节，性能远优于传统控制方式。

四、温控系统的组成：

改造后温控加热系统由AM909-301-010-000程序型高性能控制器和S-type三相电力调节器和无纸记录仪等低压电器组成。系统包括进线柜，控制柜，分别控制退火炉的主电源系统和六区加热系统及炉门传动控制系统（前后炉门的点动升降控制）。具体说明如下：
1、进线柜操作 进线柜操作包括合闸及分闸操作。面板指示有电压指示、工作电源正常指示、空开分离指示。
2、炉门传动控制系统 炉门传动控制系统执行前后炉门的升降操作，炉门控制系统为点动操作控制。电气控制上具有上下限及升降联锁控制。
3、控制电源系统 控制电源主要提供六区加热回路的控制电源及仪表和炉门的控制电源。其中仪表电源为保证仪表的安全及可靠性，应用380V／220V隔离变压器供电。控制电源的操作通过分合有关空气断路器及切合有关按钮实现。
4、四区加热回路操作 四区加热回路通过操作各区的起停按钮实现各区的停送电操作，停送电时对应相应的指示灯亮，S-type电力调节器启动根据AM909-301-010-000程序型高性能控制器

的输出量自动调节加热功率。

五、系统控制功能  
    控制系统我们采用了台湾泛达AM909-301-010-000程序型高性能控制器：AM909程序型仪表用于需要按一定时间规律自动改变给定值进行控制的场合。它具有强大的编程及操作能力，可进一步提高控制设备的自动化程度。它具备100段程序编排功能，可设置任意大小的给定值；具有跳转、运行、暂停及停止等可编程/可操作命令，具备二路事件输出功能。可通过报警输出控制其他设备联锁动作，进一步提高设备自动化能力；可通过安装外部开关执行程序运行/暂停/停止等操作，以实现连锁、同步启动运行或方便操作；具有停电处理模式、测量值启动功能及准备功能，使程序执行更有效率及更完善。     

M900系列高性能控制器

 控制精度高：取样时间150mS,测量误差〈±0.2%FS，冷端补偿误差±1℃（0-50度环境内）升温斜率段可引入变增益控制减少跟从误差，采用等待措施减小恒温段运行时间误差。
操作设置容易：显示功能使用一体化模块式显示器：过程值（PV），设定值（SV），输出阀位值（MV）在调试运转时可同时进行监控。
多种通讯方式：RS-485主从机通讯。MODBUS RTU通讯，主从控制+RS485。
MODBUS RTU对上位机



六、结束语：
    加热炉的改造中由于采用了AM909程序型微电脑控制器具备优良的测量和控制性能，采用可控硅控制为电炉控制柜改造设计带来前所未有的方便。例如其输出可配用具备能直接用时间比例过零、周波过零或移相方式触发可控硅，不仅降低成本，简化了安装并提高了可靠性。
    近年随着电气控制技术的发展，电加热炉自动控制系统得到了快速的发展，数字无纸记录仪的功能不断提高，控制系统都得到了很好应用和发展。开发采用由数字通讯控制仪表＋人机界面触摸屏数字无纸记录仪的电加热炉自动控制系统，使电加热炉的技术改造更具有飞跃的提高。
改造后温控加热系统由AM909-301-010-000程序型高性能控制器和S-type三相电力调节器和无纸记录仪等低压电器组成。系统包括进线柜，控制柜，分别控制退火炉的主电源系统和六区加热系统及炉门传动控制系统（前后炉门的点动升降控制）。具体说明如下：
1、进线柜操作 进线柜操作包括合闸及分闸操作。面板指示有电压指示、工作电源正常指示、空开分离指示。
2、炉门传动控制系统 炉门传动控制系统执行前后炉门的升降操作，炉门控制系统为点动操作控制。电气控制上具有上下限及升降联锁控制。
3、控制电源系统 控制电源主要提供六区加热回路的控制电源及仪表和炉门的控制电源。其中仪表电源为保证仪表的安全及可靠性，应用380V／220V隔离变压器供电。控制电源的操作通过分合有关空气断路器及切合有关按钮实现。
4、四区加热回路操作 四区加热回路通过操作各区的起停按钮实现各区的停送电操作，停送电时对应相应的指示灯亮，S-type电力调节器启动根据AM909-301-010-000程序型高性能控制器
的输出量自动调节加热功率。
五、系统控制功能  
控制系统我们采用了台湾泛达AM909-301-010-000程序型高性能控制器：AM909程序型仪表用于需要按一定时间规律自动改变给定值进行控制的场合。它具有强大的编程及操作能力，可进一步提高控制设备的自动化程度。它具备100段程序编排功能，可设置任意大小的给定值；具有跳转、运行、暂停及停止等可编程/可操作命令，具备二路事件输出功能。可通过报警输出控制其他设备联锁动作，进一步提高设备自动化能力；可通过安装外部开关执行程序运行/暂停/停止等操作，以实现连锁、同步启动运行或方便操作；具有停电处理模式、测量值启动功能及准备功能，使程序执行更有效率及更完善。