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摘自《儀表技術(shù)與傳感器》
寶雞鈦業(yè)股份有限公司板帶廠 作者：劉林虎
摘要：本文著重論述了新型溫控裝置在天津爐溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用，較為詳細(xì)地對溫控系統(tǒng)的組成，構(gòu)成器件的原理、性能、功用進(jìn)行了闡釋說明。文中對系統(tǒng)的運(yùn)行原理，使用效果進(jìn)行了分析說明。zui后指出，該溫控系統(tǒng)是一種應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟(jì)適用、控制*并值得廣泛推崇使用的新型溫控裝置。
關(guān)鍵詞：溫控 加熱爐 智能控制 爐溫 AI-808P
1．引言
天津爐主要由輥?zhàn)觽鲃酉到y(tǒng)和溫控加熱系統(tǒng)構(gòu)成。原天津爐溫控加熱系統(tǒng)主要由接觸器及溫控儀表組成。天津爐加熱系統(tǒng)總功率為546KW，分5個加熱區(qū)。加熱體采用鐵鉻鋁材料，使用溫度為0～1100℃，采用鎳鉻鎳硅熱電偶做為溫度測量，溫度顯示儀表為圓圖式溫度記錄儀。同時利用圓圖式溫度記錄儀控制繼電器加熱，由繼電器控制接觸器通與斷，從而使加熱溫度與給定溫度基本一致。使用加熱電源為低壓380V三相動力電源。加熱體采用星形連接，它們布設(shè)在爐子的爐頂及爐底。應(yīng)用此溫控加熱系統(tǒng)存在著諸多弊端，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）由于該控制方式為三位式控制（加熱、保持、停止），這種控制方式存在著溫度控制波動大，溫度控制精度差（±10度），加熱功率不可調(diào)節(jié)，因而能源浪費(fèi)大，加熱效率低。其它繼電器觸點(diǎn)動作頻繁，因而觸點(diǎn)磨損嚴(yán)重。故障率逐年攀升，已經(jīng)給生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
（2）溫控儀表老化嚴(yán)重，存在控制失靈等故障，儀表控制精度也難以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的精度要求。而且此儀表要求日常頻繁維護(hù)。
（3）系統(tǒng)運(yùn)行時噪音大，振動較大（接觸器吸合不良形成）。這樣接觸器機(jī)構(gòu)件極易松動，造成連接處發(fā)熱嚴(yán)重，極易形成火災(zāi)事故及其它電氣故障。
2．新型的溫控系統(tǒng)
2．1溫控系統(tǒng)的組成
新型溫控加熱系統(tǒng)由溫控儀表和可控硅觸發(fā)回路及無紙記錄儀儀表等低壓控制元件組成。系統(tǒng)包括1臺進(jìn)線柜，3臺控制柜，分別控制天津爐的主電源系統(tǒng)和五區(qū)加熱系統(tǒng)及爐門傳動控制系統(tǒng)（前后爐門的點(diǎn)動升降控制）。具體說明如下：
2．1．1進(jìn)線柜操作
進(jìn)線柜操作包括合閘及分閘操作。面板指示有電壓指示、工作電源正常指示、空開分離指示和有功功率計量。
2．1．2爐門傳動控制系統(tǒng)
爐門傳動控制系統(tǒng)執(zhí)行前后爐門的升降操作，爐門控制系統(tǒng)為點(diǎn)動操作控制。電氣控制上具有上下限及升降聯(lián)鎖控制。
2．1．3控制電源系統(tǒng)
控制電源主要提供五區(qū)加熱回路的控制電源及儀表和爐門的控制電源。其中儀表電源為保證儀表的安全及可靠性，應(yīng)用380V／220V隔離變壓器供電。控制電源的操作通過分合有關(guān)空氣斷路器及切合有關(guān)按鈕實(shí)現(xiàn)。
2．1．4五區(qū)加熱回路操作
五區(qū)加熱回路操作分為單動及聯(lián)動操作。單動時選擇單動／聯(lián)動按鈕為單動位置，此時通過操作各區(qū)的起停按鈕實(shí)現(xiàn)各區(qū)的停送電操作，停送電時對應(yīng)相應(yīng)的指示燈亮。聯(lián)動時選擇在聯(lián)動位置，按下起動按鈕，各區(qū)接觸器吸合，對應(yīng)運(yùn)行指示燈亮；按對應(yīng)聯(lián)動停止按鈕時，各區(qū)接觸器斷開，對應(yīng)停止指示燈亮。聯(lián)動、單動操作前，各區(qū)動力空開及控制空開均在合位置。
2．1．5無紙記錄儀（EN880）
EN880的主要功能為:豐富的顯示畫面；強(qiáng)大的設(shè)置功能；完善的流量處理；實(shí)用的磁盤操作功能；方便的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能；靈活的報警功能；可靠的通訊功能；隨機(jī)提供的數(shù)據(jù)管理軟件。
2．1．6 宇電AI-808PAXI2溫控表
2．1．6．1 宇電AI-808PAXI2溫控表性能：
AI－808P程序型儀表用于需要按一定時間規(guī)律自動改變給定值進(jìn)行控制的場合。它具有強(qiáng)大的編程及操作能力，可進(jìn)一步提高控制設(shè)備的自動化程度。它具備50段程序編排功能，可設(shè)置任意大小的給定值升/降斜率；具有跳轉(zhuǎn)、運(yùn)行、暫停及停止等可編程/可操作命令，可在程序控制運(yùn)行中修改程序；具備二路事件輸出功能。可通過報警輸出控制其他設(shè)備聯(lián)鎖動作，進(jìn)一步提高設(shè)備自動化能力；可通過安裝外部開關(guān)執(zhí)行程序運(yùn)行/暫停/停止等操作，以實(shí)現(xiàn)連鎖、同步啟動運(yùn)行或方便操作；具有停電處理模式、測量值啟動功能及準(zhǔn)備功能，使程序執(zhí)行更有效率及更完善。
2．1．6．2功能及概念：
程序段：段號可從1－30，當(dāng)前段（STEP）表示目前正在執(zhí)行的段。
設(shè)定時間：指程序段設(shè)定運(yùn)行的總時間，單位是min，有效數(shù)值從1－9999。
運(yùn)行時間：指當(dāng)前段已運(yùn)行時間，當(dāng)運(yùn)行時間達(dá)到設(shè)置時間時，程序自動跳下一段運(yùn)行。
跳轉(zhuǎn)：程序段可編程為自動跳轉(zhuǎn)到1－30段中的任意段執(zhí)行，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制。通過修改STEP的數(shù)值也可實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)。
運(yùn)行/暫停（run/HoLd）：程序在運(yùn)行狀態(tài)時，計時，給定值按預(yù)先編排的程序曲線變化。程序在暫停狀態(tài)下，停止計時，給定值保持不變。儀表能在程序段中編入暫停操作，也可由人隨時執(zhí)行暫停/運(yùn)行操作。暫停狀態(tài)下儀表仍然保持調(diào)節(jié)功能。
停止（stoP）：執(zhí)行停止操作，將使程序停止運(yùn)行，此時運(yùn)行時間被清0，事件輸出開關(guān)復(fù)位，并且停止控制輸出。在停止?fàn)顟B(tài)下執(zhí)行運(yùn)行操作，則儀表將從STEP設(shè)置的段號啟動運(yùn)行程序。可在程序段中編入自動停止的功能，并同時對運(yùn)行段號STEP值進(jìn)行設(shè)置。也可人為隨時執(zhí)行停止操作（執(zhí)行后STEP被設(shè)置為1，不過用戶可再進(jìn)行修改）。
事件輸出：由程序編排發(fā)生。可在程序運(yùn)行中控制2路報警開關(guān)動作，以方便控制各種外部設(shè)備同步或連鎖工作。
停電/開機(jī)事件：指儀表接通電源或在運(yùn)行中意外停電，可提供多種處理方案供用戶選擇。用戶可以通過設(shè)置儀表的參數(shù)（run）設(shè)置儀表重新上電后的運(yùn)行狀態(tài)。
準(zhǔn)備（rdy）/測量值啟動功能：在啟動運(yùn)行程序由于爐體的溫度和儀表設(shè)置的初始溫度之間有偏差，并且其差值大于正（或負(fù)）偏差報警值（dHAL及dLAL）時，儀表并不立即進(jìn)行正（或負(fù)）偏差報警，而是先將測量值調(diào)節(jié)到其誤差小于偏差報警值，此時程序也暫停計時，也不輸出偏差報警信號，直到正、負(fù)偏差符合要求后才再啟動程序。準(zhǔn)備/測量值啟動功能用于設(shè)置無法預(yù)知升／降溫時間的段也十分有用。要允許或取消準(zhǔn)備/測量值啟動功能，可在run參數(shù)中進(jìn)行設(shè)置。準(zhǔn)備/測量值啟動功能可保證了運(yùn)行整條程序曲線的完整性，準(zhǔn)備/測量值啟動功能用于解決啟動運(yùn)行時測量值與給定值不一致而對程序運(yùn)行產(chǎn)生的不確定性，以獲得率、完整并符合用戶要求程序運(yùn)行結(jié)果。
2．1．7 宇電AIJK3移相觸發(fā)器
宇電AIJK3系列是應(yīng)用了單片機(jī)技術(shù)的智能化三相移相觸發(fā)及周波過零兩用觸發(fā)器，功能強(qiáng)大且可靠性高，能適應(yīng)各種電阻絲、硅碳棒及負(fù)載采用變壓器降壓的硅鉬棒、鎢絲等各種類型工業(yè)電爐，也可用于電機(jī)軟啟動的控制。
AIJK3的主要性能：0-20mA（0-5V）/4-20mA（1-5V）信號兼容輸入；采用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行線性化功率修正，當(dāng)負(fù)載為阻性時，其輸出功率與輸入信號成正比；缺相檢測、過流檢測及報警功能；AIJK3還具備可控硅擊穿及負(fù)載開路檢測功能；自動同步功能，連接可控硅觸發(fā)線時不需要對相序；AIJK3甚至不需要對極性；采用全光電隔離及“燒不壞”技術(shù)，可靠性非常高，對輸入端造成干擾小；電流反饋或延遲時間可調(diào)的軟啟動/軟停止功能，適應(yīng)硅鉬棒、鎢絲、電動機(jī)及感性負(fù)載；內(nèi)含開關(guān)電源，可直接用220VAC電源供電，并具備5V及24V兩組直流電源輸出。
AIJK3在下述情況下報警：主回路斷線或缺相；主回路接觸器斷開；阻容壓敏吸收損壞（不影響加熱）。
2.1.8儀表控制
儀表控制分為單動與聯(lián)動，在儀表電源及變壓器正常的情況下，各柜內(nèi)儀表空開在合狀態(tài)下，在2＃柜內(nèi)選擇單動／聯(lián)動按鈕開關(guān)，儀表即可執(zhí)行單動或聯(lián)動操作。儀表控制由運(yùn)行（RUN）、停止（STOP）、保持（HOLD）三種狀態(tài)。
儀表單動操作用于控制1個區(qū)的1臺儀表運(yùn)行，聯(lián)動操作用于控制1～5區(qū)的所有儀表運(yùn)行。儀表運(yùn)行的3種狀態(tài)無論在單動或聯(lián)動操作下，均可通過點(diǎn)動按住聯(lián)動溫控儀表按鈕進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換見圖1：
圖1：單動、聯(lián)動狀態(tài)下儀表運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
接觸器在停止?fàn)顟B(tài)下上電，儀表會自動轉(zhuǎn)入STOP狀態(tài)，主回路接通時各區(qū)儀表在單動或聯(lián)動操作下才能進(jìn)入運(yùn)行加熱狀態(tài)，這是出于對接觸器機(jī)構(gòu)及觸頭的保護(hù)。因?yàn)閹лd狀態(tài)接觸器吸合，會對接觸器觸頭造成電沖擊，一致燒蝕觸頭降低使用壽命。
3．溫控系統(tǒng)運(yùn)行原理
3.1運(yùn)行原理如圖2所示： 
圖2：溫控系統(tǒng)運(yùn)行原理圖
AI-808PAXI2儀表*次運(yùn)行時，啟用了自整定功能，便較快的找到了*MPT參數(shù)。自整定過程是采用位式控制來進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)的， 系統(tǒng)經(jīng)過2-3次振蕩后，儀表內(nèi)部的微處理器根據(jù)位式控制產(chǎn)生的振蕩，分析其周期、幅度及波形來自動計算出M5、P、T等控制參數(shù)。AI系列儀表中引入專家自整定系統(tǒng)后，不僅降低了操作人員的勞動強(qiáng)度，方便了操作，而且進(jìn)一步提高了控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。
采用過零觸發(fā)主要是過零觸發(fā)較移相觸發(fā)對電網(wǎng)諧波污染極小，極小影響電網(wǎng)其它電氣設(shè)備可靠運(yùn)行。
3．3 AI-808PAXI2儀表的有關(guān)操作
3．3．1烘爐操作
在加熱爐爐體或加熱體檢修完畢后，為確保爐體及加熱體長期安全、可靠運(yùn)行，提高加熱體的使用壽命，一般要對加熱爐進(jìn)行烘爐操作，這是需要調(diào)烘爐曲線進(jìn)行烘爐。烘爐曲線根據(jù)加熱爐有關(guān)規(guī)程進(jìn)行設(shè)定，一般是多溫度區(qū)線段運(yùn)行，經(jīng)歷按一定溫度上升率升溫，升到*溫度段后保溫若干時間，在循環(huán)第二、第三等溫度段，zui后爐子烘爐結(jié)束進(jìn)入運(yùn)行階段。調(diào)烘爐曲線時，儀表在上電窗口下按“ 循環(huán)設(shè)置鍵”兩次，進(jìn)入“STEP X”，改X值為5。操作儀表控制按鈕使儀表運(yùn)行便可進(jìn)入烘爐，在烘爐完畢后儀表自動轉(zhuǎn)入生產(chǎn)階段，并保持上次設(shè)定的生產(chǎn)溫度。在這種情況下需要首先設(shè)定好初次生產(chǎn)的溫度C01和C02，以免設(shè)備在烘爐結(jié)束后出現(xiàn)不正常的溫度狀態(tài)。
3．3．2儀表的工藝生產(chǎn)設(shè)定
在上電窗口下需要設(shè)定值時，按“向左鍵”進(jìn)入“C01 XXXX”，通過“向上鍵”或“向下鍵”
設(shè)定XXXX為生產(chǎn)設(shè)定值，再按“向下鍵” 到“C02 XXXX”使XXXX為生產(chǎn)溫度設(shè)定值，在保溫狀態(tài)下，兩次設(shè)定值設(shè)定的生產(chǎn)溫度相同，使儀表進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。重復(fù)以上操作，改變XXXX設(shè)定值即可改變溫度值。
結(jié)論
此溫控系統(tǒng)運(yùn)行半年來，系統(tǒng)工作可靠，而廈門宇電的AI-808P和AIJK系列觸發(fā)器在此系統(tǒng)中起到至關(guān)重要的作用，控溫精度*（穩(wěn)態(tài)時達(dá)到±1℃），實(shí)現(xiàn)了溫度控制的無超調(diào)高精度控制，而且已達(dá)到免維護(hù)*運(yùn)行。系統(tǒng)調(diào)整操作方便，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠，節(jié)省電能。并且系統(tǒng)具有*的抗干擾性，極大地提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，使該廠的企業(yè)自動化水平有較大提高。該溫控系統(tǒng)確是一種應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟(jì)適用、控制*并值得廣泛推崇使用的新型溫控裝置。
