上海博迅智能控溫器在真空電阻爐中的應(yīng)用

真空電阻爐是進(jìn)行熱處理工藝的工業(yè)爐，可實(shí)現(xiàn)淬火、燒結(jié)、融化、預(yù)熱、干燥等熱處理工藝。溫控器是真空電阻爐的控制核心，其控效果直接關(guān)系著真空電阻爐的熱處理效率與工藝水平，

因此，真空電阻爐對溫控器有著很高的要求。真空電阻爐是一種非線性、時變性和滯后性的大慣性系統(tǒng)。

在進(jìn)行爐溫控制的過程中存在著諸多影響因素如添加物料、環(huán)境溫度變化、電壓波動等因素，這些因素的存在又會對爐溫的控制產(chǎn)生一定的影響。

當(dāng)前，通常采用兩種控制方式對真空電阻爐的溫度進(jìn)行控制，第一種為手動調(diào)壓的方式，第二種為非智能的調(diào)壓方式。

第一種控打方式對于操作人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)的要求較高,并且控制誤差比較大;第二種控制方式主要采用可控硅等開關(guān)元件進(jìn)行控制,雖然減少了人員的干擾，但是仍然達(dá)不到控制精度的要求。
針對上述傳統(tǒng)控制方式在真空電阻爐中的缺陷,介紹了一種適用于真空電阻爐溫度控制的智能溫控器,以期為真空電阻爐的溫度控制提供-定的參考。
智能溫控器的控制原理
真空電阻爐對于控制精度有著較高的要求，因此智能控制器除了具備溫度檢測、溫度數(shù)值記錄與顯示、控制參數(shù)的調(diào)整之外，還要滿足精度、穩(wěn)定性與可靠性的控制要求。

智能溫控器的結(jié)構(gòu)主要包括由A18S51CPU電路、溫度檢測電路、可控硅觸發(fā)電路、顯示輸出電路、保護(hù)電路、通信電賂等。

溫控器在工作時，溫度檢測電路中的擾溫元件直接人顯爐內(nèi)的實(shí)時溫度、并將采集到信縣發(fā)送到AD枯片, AD芯片受到4T89S51單片機(jī)控制，它能將模擬的電壓信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號。

AD芯片在采樣之前，需要通過運(yùn)算放大僻對模擬的電壓信號進(jìn)行放大，使電壓言母達(dá)到A4D電路的有效工作區(qū)間在采集爐內(nèi)溫度數(shù)據(jù)的過程中，由于受到電磁干擾等因素的影響，

會對采集到的數(shù)祖造成一定的誤差,這時，,就需要利用)淺波算法進(jìn)行Y球波友，經(jīng)過濾波后才能在LED顯示屏中實(shí)時顯示當(dāng)前的仲內(nèi)誤度、

同時單片機(jī)會將檢擁到的圍度值與目標(biāo)溫度值進(jìn)行比較和運(yùn)算,并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果通過10接口及時調(diào)整脈沖寬庭,從而實(shí)現(xiàn)可控硅在一個固定周期內(nèi)的導(dǎo)通次數(shù)，

即調(diào)整了真空電臟爐的平均輸入功率隊(duì)從而實(shí)現(xiàn)了真空電阻戶的溫度控制。
2智能溫控器的結(jié)構(gòu)
2.1智能溫控器的硬件構(gòu)成
(1)CPU,CFPU采用AT8S51,該CPU為一個高性能、低功耗的8位單片機(jī)。內(nèi)置8位中央處理器和SP Fiash存褚單元,兼容MCS-51指令系統(tǒng)。

它擁有獨(dú)立的輸人輸出和控制端口可通過AD轉(zhuǎn)換或者DA轉(zhuǎn)換電路，配合運(yùn)放電路實(shí)現(xiàn)對傳感器的控制與信號采集,可通過點(diǎn)陣或者LCD液晶顯示輸出,并通過外接按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
AT89S51單片機(jī)的接口電路主要有MCM2814芯片和AD574芯片,其中MCM2814芯片主要的作用是提供掉電數(shù)據(jù)保護(hù), AD574芯片的作用是提供AD轉(zhuǎn)換。
(2)溫度檢測電路。溫度檢測電路是智能溫控器的核心部件,它的作用是檢測爐內(nèi)溫度并將檢測值實(shí)時傳輸至單片機(jī)。

測溫元件采用鎳鏗鎳硅熱電偶，它的工作范圍為50~1372°℃,在1000°℃以上其實(shí)際誤差不會超過分度值的土1%13。具有極高的穩(wěn)定性,并且熱電勢與溫度星線性的關(guān)系。

熱電偶是由兩種不同種類的金屬導(dǎo)林組成的閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度差,在電路中就會產(chǎn)生電流,從而在兩娩之間形成熱電動勢。

其中,直接測量爐溫溫度的一端叫做熱端(測量端)，另一端叫做冷端(補(bǔ)償端)。熱電動勢的大小是由熱電偶的材料及兩端的溫度差決定的。

3)掉電保護(hù)電路。掉電保護(hù)電路的主要作用是。防止突然系統(tǒng)突然失電、或者受到工作環(huán)境等因素的影響而丟失數(shù)據(jù)。

MCML2814是一種價格低廉、性能可靠的排電保護(hù)電路，完全滿足智能溫控器對掉電保護(hù)的要求。
(4)AD轉(zhuǎn)換電路。漢溫元件采集到的溫度值為摸擬星信號，因此，需要利用AD轉(zhuǎn)關(guān)電路及時轉(zhuǎn)換為數(shù)字星信號。

AD54是12位逐次逼近型的中速AD轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換誤差較低，僅為0.05%左右。內(nèi)置三態(tài)電路,可以單片機(jī)直接相連。

同時內(nèi)置參考電壓源和時鐘電路,因此,無需外接電壓源與時鐘信號就能進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。
(5)可控硅控溫。可控硅具有響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、調(diào)節(jié)范圍廣、驅(qū)動功率大等特點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用于各類控制系統(tǒng)中。

可控硅控溫的實(shí)質(zhì)是，通過控制可控硅的導(dǎo)通與關(guān)斷，不斷改變加熱元件的功率，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)控溫度的目的。
(6)通訊模塊。通訊模塊主要的作用是與上位機(jī)和下位機(jī)進(jìn)行通信。通信接口為RS46A4串行接口，

通訊模塊采用MAL345芯片作為ARS-45的收發(fā)器每個器什中都包含一個驅(qū)動器和一個接收器,它采用半雙工的方式進(jìn)行通訊。
(7)保護(hù)電路。在真空電圖爐中，如果產(chǎn)生掉電將會造成嚴(yán)重的后果，因此，智能溫控器必須具備掉電保護(hù)功能。

保護(hù)電路能夠及時檢測到電壓下降、在電源電容失電之前，系統(tǒng)重要的運(yùn)行數(shù)據(jù)和檢測數(shù)據(jù)及時保存在RAM中。
智能溫控器的軟件構(gòu)成
由于智能溫控器的功能非常全面，因此系統(tǒng)的軟件也比較復(fù)雜，為了方便程序的編寫、調(diào)試與修改，軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)。軟件由多個獨(dú)立的子程序塊構(gòu)成。按照功能形成模塊化結(jié)構(gòu)。

主要分為主程序、PID控制程序、溫度采樣程序、溫度顯示程序、報(bào)警程序、通訊程序等。下面重點(diǎn)分析一下主程序及PID控制程序。
(1)主程序。主程序的功能是為系統(tǒng)提供初始化功能(如包括緩存清理)、定時器的初始化、其它子程序的調(diào)度、溫度采樣信號的顯示等，以便完成智能控劃器的各項(xiàng)功能。

智能濕控器迪電或者復(fù)位后,首統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行初始化,如端口的設(shè)置、緩存的清空、自整定運(yùn)算初始化、PID算法的初始化等。然后對軟、硬件進(jìn)行自診斷結(jié)束自創(chuàng)斷后啟動定時器與外部中斷，然后開始循環(huán)檢測，。

如果發(fā)生中斷(就會立刻判斷中斷源,不論是涉及到哪種中斷源,都會調(diào)用相應(yīng)的模塊進(jìn)行處理,待處理結(jié)束后,就會返回到主程序。
(2)РPID控制程序。PID控制程序的核心為PID控制算法。由于智能溫控器是大慣性、非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)的PD方法進(jìn)行撿制,難以達(dá)到理想的控制效果。

為此、采用模概PD控制方法來進(jìn)行爐祖的控制，根據(jù)真空電狙爐的熱傳導(dǎo)函數(shù)特性、采用2輸入、3輸出的模糊控制結(jié)構(gòu)，模糊控亂算法將爐溫的控制誤差e和誤差的變化率ec作為控用算法的翰入變顯，

將PD控制算法的個參數(shù)作為錢栩撿初算法的街書量,從而實(shí)現(xiàn)對爐溫控制的自適應(yīng)調(diào)節(jié),提高了智能控制器爐溫控制的智能性。
3結(jié)語
隨著加工制造技術(shù)的快速發(fā)展，人們對于真空電阻爐工藝水平的要求越來越高,如控制精度、超調(diào)量、升溫時間等，因此，將智能溫控器應(yīng)用到真空電阻爐的溫度控制中,具有廣闊的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。