管材真空退火炉温度控制系统

摘 要：管材真空退火炉的温度控制系统，原采用DDC-II型仪表进行温度控制，其控制精度低、可靠性差，已经不能满足设备生产要求，文章采用单回路反馈控制系统来进行温度控制，很好的满足了管材真空退火炉的温度控制要求。

关键词：真空退火炉；单回路反馈控制；温度控制

引言

管材真空退火炉的温度控制系统，原采用DDC-II型仪表进行温度控制，其控制精度低、可靠性差，已经不能满足设备生产要求，为了使管材真空退火炉能够满足现代工业生产的要求，改造后的系统必须具有先进性和可靠性等特点，针对上面的要求，将原有控制系统改造为单回路反馈控制系统。

单回路反馈控制系统亦称单回路调节系统简称单回路系统，由四个基本环节组成被控对象、控制器、变送器和执行器。从系统的框图（图1）看，只有一个闭环回路。

单回路反馈控制系统组成方框图，如图1所示。

单回路控制系统其结构比较简单、所需自动化控制工具少、投资比较低、操作维护比较方便，能满足管材真空退火炉工业生产过程的控制要求，而且闭环控制系统结构简单，易于实现自动控制。

本次设计采用单回路反馈闭环系统，以可编程温度控制仪表FP21仪表为控制器，充分利用FP21仪表能处理模拟量、数字运算的特点，可控硅移相调压装置作为执行机构，用其输出的可调直流电流来控制饱和电抗器的输出电流，达到控制炉内加热体温度，进而控制管材的退火温度。本次方案设计如图2所示。

在管材真空退火炉炉温单闭环控制系统中，热电偶作为检测元件检测炉温，仪表FF21作为信号转换装置将热电偶输出的微弱的电压信号转换为标准量程的电流或电压，通过A/D转换将它与温度设定值比较，并按某种控制规律（例如PID控制算法）对误差值进行运算，将运算结果经A/D转换后变为电流信号，用来控制可控硅调压装置，通过它控制加热用的电流大小，实现对温度的闭环控制。

单闭环负反馈控制可以使控制的反馈量等于或跟设定值。在管材真空退火炉温控制系统中，管材的温度值低于给定的温度值，反馈量小于给定值，误差为正，则控制器的输出量将增大，使可控制调压装置的电流增大，进入退火炉的电流也随之增大，加热炉的温度升高，最终使实际温度接近或等于给定值。

加热体回路采用单闭环控制，温控表采集加热体温度作为反馈信号，和设定值进行运算，控制电力调压装置输出电压的变化，改变磁性调压变压器的饱和电抗器上的直流电压就能控制输出电流，达到控制炉体的温度。饱和电抗器的电压范围是0-55V直流电压，电流为0-15A。本次调压器选用PAC16P调压装置，其主要特点：

（1）单相调功/调压一体化。

（2）处理器数字化设计。

（3）锁相环同步电路。

（4）输出电流电压限制。

（5）过电流，缺相保护。

可控制调压装置设计如图3所示。

改造后管材真空退火炉满足了生产的现代工艺要求，炉温的可靠性大幅提高，精度也有了明显增大，控制效果良好。