潘木强

摘 要：在金属热处理工艺试验中，常用的实验设备主要有箱式加热用电阻炉，控制方式主要包括自动和手动。在自动加热过程中，智能选取一种功率进行；在升温过程中，不能按照变功率、分段方式自动完成。在热处理工艺试验升温过程中，各个分段中的升温速率要求、标准均不相同。因此，必须采用自动与手动有机结合在一起的方式。主要针对箱式加热用电阻炉温控制系统通过日本岛电FP93可编程PID调节器进行改造的工艺和原理进行深入分析，探究新时期智能型高温炉控制系统的设计。

关键词：智能型；高温炉；FP93；控制系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）06-0046-02

新时期智能型高温炉控制系统中原用的控制方式在温度控制方面的精度较低，智能型高温炉控制系统超调大，无法确保试验的成功率和重现性，试样经常会出现报废情况，这对试验的质量和进度有着严重的影响。因此，本文主要采用FP93可编程PID调节器改进智能型高温炉控制系统，确保在热处理工艺试验过程中能够满足其一系列的要求。

1 智能型高温炉控制系统的构成

新时期智能型高温炉控制系统主要采用的是小型闭环控制系统，主要构成部分为执行元件、可控硅电路和FP93可编程PID调节器等。使用鼓风机确保箱内加热处于一个均匀的状态，使用电铃实时反映试验的情况，对出现的任何异常情况能够及时报警。

2 智能型高温炉控制系统的原理

将智能型高温炉控制系统升温过程中各个分段的加热时间、初始温度分别输入FP93可编程PID调节器中，温控仪自动对比测温元件反馈值和设定温度，经过内部特定专业PID计算，对1个0～10 mA的电流信号进行输出，对可控硅触发电路进行控制，以此对可控硅运作进行有效的控制。对加热功率进行合理的调节，使其达到变功率保温或升温的目的，使工艺试验能够符合要求。

3 关键电路的分析

3.1 FP93可编程PID调节器概述

FP93可编程PID调节器需要按照一定的时间规律对控制给定值进行自动改变，由此可见，其控制的应用范围十分广泛。FP93可编程PID调节器具有强大的编程功能、操作能力和先进的设计，共有4组40段可编程曲线，它可以对升温斜率、降温斜率进行任意的设置，结构为高抗干扰性，使用的是专家PID调节方式，以此确保智能型高温炉控制系统无欠调、无超调，具有曲线拟合功能，可以实现平顺、光滑的曲线控制效果。FP93可编程PID调节器的编程编排主要采用的是温度至时间、时间至温度的格式，可以对当前的温度进行设置，经过此段设置的时间可延伸至下一个温度。实际上就是智能型高温炉控制系统在运行过程中，采用特定的专家PID算法，根据各个分段中的初始温度和过程时间，对自身的输出信号进行改进，利用执行机构对智能型高温炉控制系统的加热功率自动进行更改，当运行时间达到设定时间时，程序能够自动转到下一个分段中运行。温度—时间的编程方法具有升温斜率和降温斜率设置范围十分宽泛的优势，而且升温段和恒温段在设置格式上是统一的，便于学习，对曲线的设置也比较灵活。

3.2 可控硅触发器

为了提高智能型高温炉控制系统在运行过程中的稳定性、可靠性，要求其同时具备自动调节方式和手动调节方式。由于晶闸触发器采用ZK-03型三相可控硅过零触发器，又可以将其称为晶闸管交流调功器。现阶段，晶闸管交流调功器的使用范围非常广，晶闸管交流调功器的工作原理就是在FP93可编程PID调节器输出信号控制下，当正弦波过零时，发出相应的脉冲列，以此触发小晶闸管，而小晶闸管又触发大电流晶闸管，对晶闸管进行保护，并且使用正弦波进行过零触发，保证晶闸管输出的正弦波处于完整状态。将负载电流瞬态浪涌、传导干扰和辐射干扰的影响降到最小，内部中的脉冲变压器触发电网与电路之间的隔离，以此减小电网波动对电路触发产生的影响。

4 智能型高温炉控制系统的调试

初次使用FP93可编程PID调节器时，应当通过仪表自整定功能确定控制参数，以此实现合理的控制。通过在分段中对给定值进行设定，启动自整定功能进行实验，试验数据如表1所示。由表1可知，在不同的给定值下，智能型高温炉控制系统整定获取的数值存在一定的差异性，因此，应当在程序运行至最为常用的给定值时启动自整定，这样只需要整定一次。仪表在自整定完成后，能够改进相应的控制参数，将其变为禁止状态，防止操作失误而造成自整定再次启动。FP93可编程PID调节器程序编排主要采用的是温度至时间、时间至温度的格式，即从当前分段中设定的温度，然后通过此分段设置的时间转至下一个温度。温度单位为摄氏度，时间单位为分钟。

5 结束语

综上所述，新时期智能型高温炉控制系统的稳定性、可靠性和精准性较好，能够充分满足热处理工艺试验中各项经济技术指标和工艺，操作较为简便，能够实时了解仪表的运行情况。除此之外，FP93型智能温控仪具备停电处理功能，能够在突然停电的情况下将当前段号进行保存，以此提高产品的合格率和统一性，减少人为的不利因素。

参考文献

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[2]王成英，梁倩，杜强.智能型高温炉控制系统[J].有色冶金节能，2009（01）.

[3]靳化才，肖少泉，谢静.传统高温炉的改造[J].实验科学与技术，2011（02）.

〔编辑：白洁〕