廈門宇電AI-808P智能溫控器在熔融爐溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用

一、溫控系統(tǒng)的構(gòu)成
溫控系統(tǒng)原理。HK 型熔融爐溫控系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制，主要由AI808P 型人工智能調(diào)節(jié)器、AIJK3 型可控硅觸發(fā)器、雙向可控硅、爐體等構(gòu)成，采用硅碳棒作為加熱元件，熱電偶測(cè)量爐內(nèi)溫度。

主要器件簡(jiǎn)介
2． 1 AI808P 調(diào)節(jié)器
AI808P 型調(diào)節(jié)器是國(guó)產(chǎn)較先進(jìn)的儀表，內(nèi)部采用了高性能ASIC 芯片和模塊化硬件設(shè)計(jì)，在輸入、輸出信號(hào)上均采用了數(shù)字校正技術(shù)，以消除穩(wěn)定性。較差的可調(diào)電阻所帶來的誤差; 采用自動(dòng)調(diào)零技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，測(cè)量精確穩(wěn)定; 具有多種輸入、輸出規(guī)格和報(bào)警方式設(shè)置。電源可在85 ～ 264 VAC( 50 ～ 60 Hz) 。具有基于模糊邏輯的PID 調(diào)節(jié)及參數(shù)自整定功能和溫度實(shí)時(shí)顯示功能。
2． 2 AIJK3 移相觸發(fā)器
AIJK3 移相觸發(fā)器可靠性高，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)爐，也可用于電機(jī)軟啟動(dòng)的控制。AIJK3 移相觸發(fā)器有兩種觸發(fā)方式: 移相觸發(fā)和周波過零觸發(fā)移相觸發(fā)是通過改變觸發(fā)脈沖移相來調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角，達(dá)到調(diào)整功率的目的。這種控制方式對(duì)于電阻加熱爐負(fù)載來說，其輸出的交流電壓波形有畸變現(xiàn)象，大的電流負(fù)載將對(duì)電網(wǎng)的供電品質(zhì)有影響。周波過零觸發(fā)是一種改變導(dǎo)通的周波數(shù)的觸發(fā)方式，通過調(diào)節(jié)可控硅的占空比( 在一定時(shí)間內(nèi)可控硅導(dǎo)通的周波數(shù)與關(guān)斷的周波數(shù)之比) ，以達(dá)到調(diào)整可控硅輸出功率的目的。在一定時(shí)間間隔T內(nèi)可控硅導(dǎo)通的周波數(shù)愈多，則輸出的平均電壓( 或功率) 愈高，反之愈小。過零觸發(fā)方式，其可控硅輸出的交流電壓波形為正弦波，波形不發(fā)生畸變，所以不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的供電品質(zhì)產(chǎn)生影響。另外，過零觸發(fā)調(diào)節(jié)范圍大，輸出穩(wěn)定，適合智能溫控，可以消除熔融爐在加熱時(shí)產(chǎn)生的熱慣性，提高溫控精度。在熔融爐中采用過零觸發(fā)對(duì)電網(wǎng)諧波污染極小，減小了對(duì)電網(wǎng)其他電氣設(shè)備運(yùn)行的影響; 其內(nèi)部的脈沖變壓器將觸發(fā)電路與電網(wǎng)隔離，減小了電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)觸發(fā)電路的影響，提高了溫控精度。AIJK3 移相觸發(fā)器采用全光電隔離及“燒不壞”技術(shù)，可靠性非常高，同時(shí)具備缺相檢測(cè)、過流檢測(cè)、負(fù)載開路檢測(cè)及報(bào)警功能。
3系統(tǒng)設(shè)置及運(yùn)行原理

3． 1 參數(shù)設(shè)置
正確設(shè)置AI808P 調(diào)節(jié)器的控制參數(shù)是溫度控制的關(guān)鍵。系統(tǒng)中需要設(shè)置的參數(shù)代號(hào)、含義和設(shè)定值如表1 所示。3． 2 設(shè)置說明
①上限報(bào)警值的設(shè)定表示溫度不能高于設(shè)定的溫度值。②CTRL = 3，表示采用AI 人工智能調(diào)節(jié)。③輸入規(guī)格SN = 0，表示輸入為K 型熱電偶。④OPT = 2，表示0 ～ 20 mA 線性電流輸出。⑤參數(shù)修改級(jí)別LOC = l，表示可顯示查看現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，不允許修改，但允許設(shè)置給定值。以預(yù)防無關(guān)人員改動(dòng)而影響儀表的正常運(yùn)行。⑥RUN = 1，表示工作在自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài)。⑦當(dāng)儀表的參數(shù)設(shè)置完畢，大多數(shù)參數(shù)將不再需要現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置，避免了現(xiàn)場(chǎng)操作工的誤操作而將參
數(shù)破壞，影響儀表的正常工作。操作工可以對(duì)EP1 ～EP8 定義的l ～ 8 個(gè)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行改動(dòng)。
3． 3 運(yùn)行原理
AI808P 調(diào)節(jié)器*次運(yùn)行時(shí)，啟用了自整定功能，便較快地找到了*佳MPT 參數(shù)。自整定過程采用位式控制，系統(tǒng)振蕩后，根據(jù)其周期確定滯后時(shí)間參數(shù)T，根據(jù)振蕩幅度，可確定速率參數(shù)P。參數(shù)M一般不易直接確定，對(duì)于溫度，一般假設(shè)其零輸出時(shí)測(cè)量值為25 ℃，根據(jù)振蕩時(shí)輸出值可確定出參數(shù)M。對(duì)于線性輸入，以其刻度范圍作為M 值�？�
見，參數(shù)P 和T 可以通過自整定獲得*佳值，而參數(shù)M 只能是大致確定。另外，如果系統(tǒng)的速率參數(shù)或滯后時(shí)間很長(zhǎng)時(shí)，自整定也可能加大控制周期( CTL) 值，以使系統(tǒng)符合實(shí)際的控制對(duì)象要求。AI808P 應(yīng)用先進(jìn)的人工智能控制算法，即對(duì)PID算法加以改進(jìn)并加入模糊控制規(guī)則，并對(duì)給定值的變化加入了前饋調(diào)節(jié)。鑒于上述原理，當(dāng)設(shè)定好溫度后，調(diào)節(jié)器立即進(jìn)入系統(tǒng)*佳調(diào)節(jié)狀態(tài)。在誤差大時(shí)，運(yùn)用模糊算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，以徹底消除PID 飽和積分現(xiàn)象，這時(shí)儀表以較大的電壓值輸出。當(dāng)誤差趨小時(shí)，采用改進(jìn)后的PID 算法控制，這時(shí)調(diào)節(jié)器以較大的輸出變?yōu)闃O小的輸出，且其控制參數(shù)采用被控對(duì)象特征描述方式。一組( MPT) 參數(shù)即可同時(shí)確定PID參數(shù)和模糊控制參數(shù)，系統(tǒng)具有無超調(diào)和高精度等特點(diǎn)。針對(duì)不穩(wěn)定的復(fù)雜調(diào)節(jié)對(duì)象，表內(nèi)設(shè)有自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)則，可使系統(tǒng)進(jìn)一步加快響應(yīng)速度，改善控制品質(zhì)。針對(duì)控制參數(shù)較難確定的系統(tǒng)，表內(nèi)設(shè)有自整定專家系統(tǒng)，可使系統(tǒng)的控制參數(shù)確定簡(jiǎn)單。因此，自整定系統(tǒng)的引入，不僅降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，方便了操作，節(jié)約了調(diào)試時(shí)間，而且進(jìn)一步提高了控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。調(diào)節(jié)器輸出電壓加到AIJK3 觸發(fā)器上，觸發(fā)器便輸出過零脈沖控制雙向可控硅導(dǎo)通的占空比，根據(jù)占空比的大小改變加熱主回路輸出電壓值，即調(diào)整了加熱功率，使?fàn)t溫得到改變。
4 結(jié)論
HK 型熔融爐在武鋼質(zhì)檢中心運(yùn)行以來，系統(tǒng)工作可靠，控溫精度高( 穩(wěn)態(tài)時(shí)達(dá)到± 1 ℃) ，操作方便，實(shí)現(xiàn)了溫度控制的無超調(diào)高精度控制，升溫曲線可以任意調(diào)整，能滿足各種材料對(duì)溫度的不同要求，避免了電能浪費(fèi)，*地提高了企業(yè)的質(zhì)檢效率，可代替4 倍價(jià)位的進(jìn)口熔融爐，為企業(yè)節(jié)省大量資金。