可控硅温度控制器在电阻炉中的应用
1可控硅温度控制器的组成与原理
温度测量与控制是热电偶采集信号通过pid温度调节器测量和输出0~10ma或4~20ma控制触发板控制可控硅导通角的大小从而控制主回路加热元件电流大小使电阻炉保持在设定的温度工作状态可控硅温度控制器由主回路和控制回路组成主回路是由可控硅过电流保护快速熔断器过电压保护rc和电阻炉的加热元件等部分组成
控制回路是由直流信号电源直流工作电源电流反馈环节同步信号环节触发脉冲产生器温度检测器和pid温度调节器等部分组成
2可控硅温度控制器的实现方法
2.1温度检测和pid调节器构成
工业电阻炉是一类具有非线性大滞后大惯性的常见工业被控对象电阻炉广泛应用于化验室样品熔样热处理中工件的分段加热和冷却等根据工艺对温度精度的不同要求可以选用不同类型的pid调节器控制温度在适当的范围
对于要求保持恒温控制而不要温度记录的电阻炉采用带pid调节的数字式温度显示调节仪显示和调节温度输出0~10ma作为直流信号输入控制可控硅电压调整器或触发板改变可控硅管导通角的大小来调节输出功率完全可以满足要求投入成本低操作方便直观并且容易维护
对于要求温度控制精度高多点温度控制和记录的复杂控制系统采用小型计算机控制是比较理想的以普通pc机和以pci总线的输入输出模块组成控制系统可以取代以往的多个数字温度指示调节仪不但实现了设备的升级换代而且与以往的设备完全兼容
系统采用普通的pc机和康拓工控的模拟量输入和输出板模拟量输入板采用pci总线dc/dc光隔32路12位a/d板(pci5413d)其量程设置为0~312.5mv实现对热电偶温度信号的采集模拟量输出板采用pci总线dc/dc光隔8路12位d/a板(pci5416d)其量程设置为0~loma
系统软件完成驱动程序的安装板卡软件安装程序的初始化设置热电偶毫伏对照表根据热电偶的型号将毫伏值转换成温度值通过温度设定值或程序给定曲线值比较的偏差作为数字pid的输入由于电阻炉纯滞后特点数字pid设计采用大林控制算法使系统的闭环传递函数具有带纯滞后的一阶惯性环节使要求纯延迟时间等于被控对象的纯延迟时间然而pid参数的整定比较复杂基于工艺过程对炉温稳定性和**度的要求选择二维模糊控制器在软件设计和调试整定比较容易实现|模糊控制不需要建立控制对象的**数学模型只要求把人工操作的经验与数据归纳成较完善的语言控制规则典型的二维模糊控制器的设计通常包括以下四个组成部分河南奥菲达
(1)模糊化采用正态分布确定模糊变量的赋值表将温度误差和误差变化量的**量转化成模糊量
(2)模糊推理按照语言控制规则进行模糊推理求出系统全部模糊关系所对应的控制规则并置于规则库
(3)模糊判决用*大隶属度法加权平均判决法等方法得到控制参数的模糊量
(4)去模糊化把模糊判决后的结果由模糊量转化成为可以用于实际控制的**量
2.2触发电路
可控硅触发电路应满足下列要求触发脉冲的宽度应保证可控硅可靠导通触发脉冲应有足够的幅度不超过门极电压电流和功率定额且在可靠触发区域之内应有良好的抗干扰性能温度稳定性及与主电路的电气隔离采用单结晶体管或三极管电路比较简单可靠而且容易调整也可以用专业厂家生产的集成电路实现
系统可以采用zk一1可控硅电压调整器作为触发电路这样可以方便地实现设备的手动和自动调节
2.3可控硅的选择
可控硅主要参数
(1)额定电压
断态重复峰值电压u在门极断路而结温为额定值时允许重复加在器件上的正向峰值电压反向重复峰值电压在门极断路而结温为额定值时允许重复加在器件上的反向峰值电压通常取可控硅的和中较小的标值作为该器件的额定电压选用时额定电压要留有一定裕量一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍
(2)额定电流
可控硅在环境温度为40~c和规定的冷却状态下稳定结温不超过额定结温时所允许流过的*大工频正弦半波电流的平均值使用时应按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取可控硅并非应留一定的裕量一般取1.5~2倍
2.4安装和操作
由于可控硅温度控制器的主回路电流都比较大因此选择合适的线路电缆直径线路是十分重要的并且要确保线路的可靠连接防止负载短路击穿可控硅考虑到可控硅电流突变时较易损坏开炉时要手动调节使电流缓慢上升关炉时要关小电流
3可控硅温度控制器的应用河南奥菲达
选择优良耐火材料如**氧化铝耐火纤维和轻质砖做成的炉体是关键的一环以硅钼棒硅碳棒等电加热元件提供热源的温度控制设备采用可控硅温度控制器炉况稳定炉温控制效果在实时性和控制精度方面有显著提高而采用计算机和pci总线控制后一台计算机可以同时控制多台电阻炉不但实现了程序自动控制而且可以多点温度显示记录贮存和报警等功能系统使触发电路等大部份部件互换可以使传统的设备得到升级这样设备管理工作实现自动化对设备的维护和维修比较简单
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