廈門宇電AI-808P智能溫控器在熔融爐溫控系統(tǒng)中的應用

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，熱電偶測量爐內(nèi)溫度。

主要器件簡介
2． 1 AI808P 調(diào)節(jié)器
AI808P 型調(diào)節(jié)器是國產(chǎn)較先進的儀表，內(nèi)部采用了高性能ASIC 芯片和模塊化硬件設計，在輸入、輸出信號上均采用了數(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; 采用自動調(diào)零技術(shù)不會產(chǎn)生零點漂移，測量精確穩(wěn)定; 具有多種輸入、輸出規(guī)格和報警方式設置。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時顯示功能。
2． 2 AIJK3 移相觸發(fā)器
AIJK3 移相觸發(fā)器可靠性高，能適應各種電阻絲、硅碳棒及負載采用變壓器降壓的硅鉬棒、鎢絲等各種類型工業(yè)爐，也可用于電機軟啟動的控制。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)整可控硅的導通角，達到調(diào)整功率的目的。這種控制方式對于電阻加熱爐負載來說，其輸出的交流電壓波形有畸變現(xiàn)象，大的電流負載將對電網(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( 在一定時間內(nèi)可控硅導通的周波數(shù)與關(guān)斷的周波數(shù)之比) ，以達到調(diào)整可控硅輸出功率的目的。在一定時間間隔T內(nèi)可控硅導通的周波數(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，所以不會對電網(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)對電網(wǎng)諧波污染極小，減小了對電網(wǎng)其他電氣設備運行的影響; 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)波動對觸發(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，同時具備缺相檢測、過流檢測、負載開路檢測及報警功能。
3系統(tǒng)設置及運行原理

3． 1 參數(shù)設置
正確設置AI808P 調(diào)節(jié)器的控制參數(shù)是溫度控制的關(guān)鍵。系統(tǒng)中需要設置的參數(shù)代號、含義和設定值如表1 所示。3． 2 設置說明
①上限報警值的設定表示溫度不能高于設定的溫度值。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)修改級別LOC = l，表示可顯示查看現(xiàn)場參數(shù)，不允許修改，但允許設置給定值。以預防無關(guān)人員改動而影響儀表的正常運行。⑥RUN = 1，表示工作在自動調(diào)節(jié)狀態(tài)。⑦當儀表的參數(shù)設置完畢，大多數(shù)參數(shù)將不再需要現(xiàn)場設置，避免了現(xiàn)場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EP1 ～EP8 定義的l ～ 8 個現(xiàn)場參數(shù)進行改動。
3． 3 運行原理
AI808P 調(diào)節(jié)器*次運行時，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，對于溫度，一般假設其零輸出時測量值為25 ℃，根據(jù)振蕩時輸出值可確定出參數(shù)M。對于線性輸入，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)或滯后時間很長時，自整定也可能加大控制周期( CTL) 值，以使系統(tǒng)符合實際的控制對象要求。AI808P 應用先進的人工智能控制算法，即對PID算法加以改進并加入模糊控制規(guī)則，并對給定值的變化加入了前饋調(diào)節(jié)。鑒于上述原理，當設定好溫度后，調(diào)節(jié)器立即進入系統(tǒng)*佳調(diào)節(jié)狀態(tài)。在誤差大時，運用模糊算法進行調(diào)節(jié)，以徹底消除PID 飽和積分現(xiàn)象，這時儀表以較大的電壓值輸出。當誤差趨小時，采用改進后的PID 算法控制，這時調(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)采用被控對象特征描述方式。一組( MPT) 參數(shù)即可同時確定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。針對不穩(wěn)定的復雜調(diào)節(jié)對象，表內(nèi)設有自適應調(diào)節(jié)規(guī)則，可使系統(tǒng)進一步加快響應速度，改善控制品質(zhì)。針對控制參數(shù)較難確定的系統(tǒng)，表內(nèi)設有自整定專家系統(tǒng)，可使系統(tǒng)的控制參數(shù)確定簡單。因此，自整定系統(tǒng)的引入，不僅降低了操作人員的勞動強度，方便了操作，節(jié)約了調(diào)試時間，而且進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，使爐溫得到改變。
4 結(jié)論
HK 型熔融爐在武鋼質(zhì)檢中心運行以來，系統(tǒng)工作可靠，控溫精度高( 穩(wěn)態(tài)時達到± 1 ℃) ，操作方便，實現(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，能滿足各種材料對溫度的不同要求，避免了電能浪費，*地提高了企業(yè)的質(zhì)檢效率，可代替4 倍價位的進口熔融爐，為企業(yè)節(jié)省大量資金。