工業(yè)爐溫自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理
工業(yè)爐采用電加熱方式工作。加熱器產(chǎn)生的熱量與穩(wěn)壓器電壓cu的平方成正比。隨著 cu 的增加，爐溫升高。 cu 的高度由滑塊的位置控制。電壓調(diào)節(jié)器觸點(diǎn)。這些點(diǎn)由可逆直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。用熱電偶測(cè)量爐子的實(shí)際溫度，輸出電壓為fu。
將 Fu 與給定電壓 ru 作為系統(tǒng)的反饋電壓進(jìn)行比較，得到偏差電壓 eu。經(jīng)電壓放大器和功率放大器放大成au，作為控制電機(jī)的電樞電壓。
一般情況下，爐溫等于某個(gè)期望值T°C，熱電偶的輸出電壓fu正好等于給定電壓ru。此時(shí)，0erfuuu，因此1auu，可逆電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，穩(wěn)壓器的滑動(dòng)觸點(diǎn)停留在特定位置，使cu保持在特定值。此時(shí)，爐內(nèi)損失的熱量正好等于從加熱器吸取的熱量，形成穩(wěn)定的熱平衡狀態(tài)，保持溫度恒定。
自動(dòng)爐溫控制根據(jù)爐溫到給定溫度的偏差自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉供應(yīng)給爐的熱源能量或不斷調(diào)整熱源能量的大小，從而使?fàn)t溫穩(wěn)定在特定溫度范圍內(nèi)以滿足熱處理工藝的需要。熱處理溫度自動(dòng)控制常用的調(diào)節(jié)規(guī)則有2位、3位、比例、比例積分、比例積分的導(dǎo)數(shù)等。
擴(kuò)展信息：
控制類型
1）二位調(diào)節(jié)——只有開(kāi)和關(guān)兩種狀態(tài)。如果爐溫低于規(guī)定值，執(zhí)行器將完全打開(kāi)。如果爐溫高于規(guī)定值，執(zhí)行器將完全關(guān)閉。（執(zhí)行器一般使用電磁閥）
2）3 位置調(diào)整-有兩個(gè)預(yù)定值，上限和下限。如果爐溫低于規(guī)定的下限，則執(zhí)行器完全打開(kāi)；如果爐溫在上下限之間，指定下限會(huì)使執(zhí)行器部分打開(kāi)。當(dāng)爐溫超過(guò)上限時(shí)，執(zhí)行器完全關(guān)閉。（例如，如果管狀加熱器是加熱元件，則可以使用3位調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱和保持功率的差異。）
3）比例調(diào)節(jié)（P調(diào)節(jié)）-調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)（M）與偏差輸入（e）成正比。這是：
M = ke
式中： K ----- 比例系數(shù)
比例調(diào)節(jié)器的輸入和輸出之間始終存在相應(yīng)的比例關(guān)系。因此，當(dāng)爐溫變化通過(guò)比例調(diào)節(jié)平衡時(shí)，爐溫不能加到預(yù)定值時(shí)的偏差稱為“靜態(tài)”。
4）比例積分（PI）調(diào)整——為了得到“靜態(tài)差異”，在比例調(diào)整中加入積分（I）調(diào)整。積分調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)和偏差隨時(shí)間增加，偏差消失。由于沒(méi)有輸出信號(hào)，能消除“靜差”的比例調(diào)節(jié)和積分調(diào)節(jié)相結(jié)合，稱為比例積分調(diào)節(jié)。
5）比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)——比例積分調(diào)節(jié)增加了調(diào)節(jié)過(guò)程，增加了溫度波動(dòng)的幅度。為此，引入了衍生 (D) 調(diào)整。
差分調(diào)諧意味著調(diào)節(jié)器的輸出與隨時(shí)間的偏差差異成正比。當(dāng)溫度改變“芽”時(shí)，微分調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)信號(hào)。變化率越快，輸出信號(hào)越強(qiáng)。將比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)相結(jié)合來(lái)減小溫度波動(dòng)范圍的方法稱為比例積分微分調(diào)節(jié)。