上海博迅智能控溫器在真空電阻爐中的應用

真空電阻爐是進行熱處理工藝的工業爐，可實現淬火、燒結、融化、預熱、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。

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

當前，通常采用兩種控制方式對真空電阻爐的溫度進行控制，第一種為手動調壓的方式，第二種為非智能的調壓方式。

第一種控打方式對于操作人員的技術水平和經驗的要求較高,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元件進行控制,雖然減少了人員的干擾，但是仍然達不到控制精度的要求。
針對上述傳統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、溫度數值記錄與顯示、控制參數的調整之外，還要滿足精度、穩定性與可靠性的控制要求。

智能溫控器的結構主要包括由A18S51CPU電路、溫度檢測電路、可控硅觸發電路、顯示輸出電路、保護電路、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的實時溫度、并將采集到信縣發送到AD枯片, AD芯片受到4T89S51單片機控制，它能將模擬的電壓信號轉換為對應的數字信號。

AD芯片在采樣之前，需要通過運算放大僻對模擬的電壓信號進行放大，使電壓言母達到A4D電路的有效工作區間在采集爐內溫度數據的過程中，由于受到電磁干擾等因素的影響，

會對采集到的數祖造成一定的誤差,這時，,就需要利用)淺波算法進行Y球波友，經過濾波后才能在LED顯示屏中實時顯示當前的仲內誤度、

同時單片機會將檢擁到的圍度值與目標溫度值進行比較和運算,并根據運算結果通過10接口及時調整脈沖寬庭,從而實現可控硅在一個固定周期內的導通次數，

即調整了真空電臟爐的平均輸入功率隊從而實現了真空電阻戶的溫度控制。
2智能溫控器的結構
2.1智能溫控器的硬件構成
(1)CPU,CFPU采用AT8S51,該CPU為一個高性能、低功耗的8位單片機。內置8位中央處理器和SP Fiash存褚單元,兼容MCS-51指令系統。

它擁有獨立的輸人輸出和控制端口可通過AD轉換或者DA轉換電路，配合運放電路實現對傳感器的控制與信號采集,可通過點陣或者LCD液晶顯示輸出,并通過外接按鍵實現人機交互。
AT89S51單片機的接口電路主要有MCM2814芯片和AD574芯片,其中MCM2814芯片主要的作用是提供掉電數據保護, AD574芯片的作用是提供AD轉換。
(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溫度并將檢測值實時傳輸至單片機。

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

熱電偶是由兩種不同種類的金屬導林組成的閉合回路,當兩端存在溫度差,在電路中就會產生電流,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)掉電保護電路。掉電保護電路的主要作用是。防止突然系統突然失電、或者受到工作環境等因素的影響而丟失數據。

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

AD54是12位逐次逼近型的中速AD轉換器。轉換誤差較低，僅為0.05%左右。內置三態電路,可以單片機直接相連。

同時內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行A/D轉換。
(5)可控硅控溫。可控硅具有響應速度快、抗干擾能力強、調節范圍廣、驅動功率大等特點。被廣泛應用于各類控制系統中。

可控硅控溫的實質是，通過控制可控硅的導通與關斷，不斷改變加熱元件的功率，從而實現調控溫度的目的。
(6)通訊模塊。通訊模塊主要的作用是與上位機和下位機進行通信。通信接口為RS46A4串行接口，

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

保護電路能夠及時檢測到電壓下降、在電源電容失電之前，系統重要的運行數據和檢測數據及時保存在RAM中。
智能溫控器的軟件構成
由于智能溫控器的功能非常全面，因此系統的軟件也比較復雜，為了方便程序的編寫、調試與修改，軟件部分采用模塊化設計。軟件由多個獨立的子程序塊構成。按照功能形成模塊化結構。

主要分為主程序、PID控制程序、溫度采樣程序、溫度顯示程序、報警程序、通訊程序等。下面重點分析一下主程序及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、其它子程序的調度、溫度采樣信號的顯示等，以便完成智能控劃器的各項功能。

智能濕控器迪電或者復位后,首統系統進行初始化,如端口的設置、緩存的清空、自整定運算初始化、PID算法的初始化等。然后對軟、硬件進行自診斷結束自創斷后啟動定時器與外部中斷，然后開始循環檢測，。

如果發生中斷(就會立刻判斷中斷源,不論是涉及到哪種中斷源,都會調用相應的模塊進行處理,待處理結束后,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、非線性的復雜系統，采用傳統的PD方法進行撿制,難以達到理想的控制效果。

為此、采用模概PD控制方法來進行爐祖的控制，根據真空電狙爐的熱傳導函數特性、采用2輸入、3輸出的模糊控制結構，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控制算法的個參數作為錢栩撿初算法的街書量,從而實現對爐溫控制的自適應調節,提高了智能控制器爐溫控制的智能性。
3結語
隨著加工制造技術的快速發展，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、超調量、升溫時間等，因此，將智能溫控器應用到真空電阻爐的溫度控制中,具有廣闊的應用前景和深遠的現實意義。