電阻爐的溫度控制系統(tǒng)主要由測量、給定、比較、放 大、執(zhí)行等幾個部分組成。按控制系統(tǒng)的結(jié)構,可分為儀 表控制系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)。而儀表控制系統(tǒng)又分為 自力式、基地式及單元組合式控制系統(tǒng)等。
圖3-20是電爐中應用最普遍的采用熱電溫度汁的控 溫系統(tǒng)示意圖。在這一系統(tǒng)中,電爐的溫度是用熱電偶 測量的,溫度的高低轉(zhuǎn)變成熱電勢信號輸人到溫度控制 儀表中。溫度控制儀表把熱電偶測得的溫度值與原來儀 表中設定的電爐溫度給定值進行比較而得出兩者的偏差,再根據(jù)偏差的大小和符號作適當
的處理(放大、校正等)以后作為儀表的輸出信號送到執(zhí)行元 件中。執(zhí)行元件根據(jù)這個信號進行電爐輸人功率的調(diào)節(jié),使 電爐溫度保持在原來所設定的值上。
爐溫的控制方式按控制結(jié)構的類型,可分為位式、連續(xù)和 脈沖控制三種。
(1)位式控制位式控制是通過儀表中控制觸頭的閉合 位置和斷開位置的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)爐溫控制的,執(zhí)行元件是通常 的接觸器。這種控制方式裝置簡單、價格低廉,但溫度波動較 大。按電爐電路通斷方式不同,位式控制又可分為兩位控制、 三位控制和時間比例控制。
兩位控制所用的溫度控制儀表只有一副控制觸頭,僅有 閉合和斷開兩個位置。它的閉合或斷開控制電磁接觸器觸頭 的閉合或斷開,從而使電爐的電熱體接到電源上或從電源斷 開=三位控制系統(tǒng)的控溫儀表具有兩副控制觸頭,因此可以實現(xiàn)電爐電熱體的分級自動斷 路,或?qū)θ嚯姞t實現(xiàn)電熱體角形和星形接法的轉(zhuǎn)換,從而使電爐輸人功率能自動分兩級減 小或增大,因而控制性能有所改善。
在時間比例控制系統(tǒng)中,儀表的控制觸頭每隔一定時間(一般是5~ 15s)接通和斷開一 次。接通時間的長短同電爐實際溫度與儀表中設定溫度的偏差值有一定的比例關系。電爐 的實際溫度比設定溫度低得愈多,接觸器接通的時間就愈長,輸送給爐子的平均功率就 愈大=
(2)連續(xù)控制系統(tǒng)連續(xù)控制適合于對溫度控制要求高的電阻爐,主要執(zhí)行元件是飽和
電抗器及磁性調(diào)壓器等。電抗器的主線圈與電爐的電熱體串聯(lián),控制線圈接到溫度控制儀 表的信號輸出端上。當電爐的實際溫度比儀表中設定的溫度高時,溫度控制儀表的輸出電 流減小,飽和電抗器鐵心的飽和程度減弱,電抗器的電抗值增大,接在電熱體上的電壓降低, 電爐的溫度下降,向設定溫度靠近。反之亦然。
(3) 脈沖控制系統(tǒng)脈沖控制系統(tǒng)為無觸點控制,控制元件是可控硅(參見圖3-3)。可 控硅與爐子的電熱體串聯(lián),觸發(fā)回路與控溫儀表連接。觸發(fā)方式有移相控制和零位觸發(fā) 兩種。
移相控制系統(tǒng)是通過改變可控硅元件每一個半波的觸發(fā)時間,即所謂導通角,來改變輸 送給電爐的平均功率。輸出的電壓波形是有缺口的正弦波,缺口的大小由導通角決定。
零位觸發(fā)器是通過改變一定周期時間內(nèi)可控硅導通的周波數(shù)來改變輸送給電爐的平均 功率。這樣負載上的電流和電壓都是完整的正弦波。
雖然脈沖控制輸出的功率也是斷續(xù)的,但間斷時間很短,因此控制效果與連續(xù)控制差不
多。
除了各種儀表爐溫控制系統(tǒng)外,計算機控制系統(tǒng)近年來發(fā)展很快。它的控制精度髙,系 統(tǒng)功能強,控制算法靈活、運算速度快、實時性強,系統(tǒng)的可靠性高。
微型機爐溫控制系統(tǒng)由微型計算機、接口設備、控制對象等共同組成。微型機通過接口 設備與電阻爐相連接。微型機本身及外圍設備是硬件;軟件由管理程序和應用程序構成。 控制系統(tǒng)的方框圖見圖3-21。
主機(CPU)發(fā)出各種指令,并能進行數(shù)據(jù)處理、運算、報警檢查和邏輯運算等,是系統(tǒng)的 核心部分=接口及輸入輸出通道是主機與生產(chǎn)過程進行信息交換的紐帶。溫度參數(shù)檢測信 號的輸人與控制信號的輸出,均需通過接口及輸人輸出設備。通用外圍設備是為擴大主機 功能而設置的,如打印機、磁盤驅(qū)動器、CRT顯示器、報警器等。操作臺部分是人機對話的 聯(lián)系紐帶,人們通過鍵盤操作可以打人各種程序和命令。檢測元件——熱電偶等將溫度信 號轉(zhuǎn)變成電信號,再由溫度變送器等儀表轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準信號,經(jīng)接口電路送人微型機。
軟件是完成各種功能的計算機程序的總和,如操作、監(jiān)控、管理、控制、計算和自診斷等。 軟件是微機控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞,整個系統(tǒng)的動作都是在軟件的指揮下進行協(xié)調(diào)工作的。 軟件可分為系統(tǒng)軟件和應用軟件兩部分。系統(tǒng)軟件是用來管理和使用計算機本身的程序, 用戶只要了解它的大概原理和使用方法就行了。而應用軟件是面向用戶的程序,如控制系
統(tǒng)中各種A/D(模一數(shù))和D/A(數(shù)一!缔D(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、濾波程序,信號的輸人處理和輸出 處理,各種計算程序和控制程序等。一般都是用戶根據(jù)需要而自行編制的。