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• 關(guān)鍵詞： 溫控器
• 摘要：本文主要介紹了一體化安裝型工業(yè)溫控器-KY系列智能溫控器的溫度測(cè)量和控制原理，并結(jié)合井式爐的特性，闡述了此KY系列一體化安裝型工業(yè)溫控器在井式爐爐溫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

一、KY系列一體化安裝型工業(yè)溫控器的溫度測(cè)量及控制原理

1、溫度測(cè)量、顯示原理

  溫度信號(hào)為非電量值，工業(yè)控制應(yīng)用中多是利用溫度傳感器采集測(cè)量物質(zhì)的溫度。通過(guò)溫度傳感器將測(cè)量的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再通過(guò)放大、濾波后送A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到相應(yīng)數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，然后利用數(shù)字信號(hào)處理方法計(jì)算得出溫度值，實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量，KY系列一體化安裝型工業(yè)溫控器也是采用這一方法，測(cè)量過(guò)程如圖1所示。

   圖1中被放大的測(cè)量信號(hào)仍為模擬電信號(hào)，不能被單片機(jī)識(shí)別，要實(shí)現(xiàn)測(cè)量溫度值的顯示和單片機(jī)控制處理，還需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換操作，溫度信號(hào)顯示過(guò)程如圖2所示。

2、溫度控制原理

被放大的溫度測(cè)量信號(hào)經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后，成為單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，并將其送入主控單元，與主控單元已設(shè)置好的給定值比較，經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算得到輸出控制值。此輸出控制值用來(lái)控制KY系列一體化安裝型工業(yè)溫控器的可控硅模塊單元導(dǎo)通角大小，進(jìn)而控制執(zhí)行元件加熱功率，最終達(dá)到控制被測(cè)系統(tǒng)溫度值的功能。溫度控制過(guò)程如圖3所示。

二、井式爐特性

井式爐是周期式作業(yè)爐，適用于桿類、長(zhǎng)軸類零件的熱處理。

井式爐外殼為鋼板和型鋼制成圓柱形爐體，全數(shù)采用密封焊接。加熱元件繞成螺旋狀裝置在爐膛的擱絲磚上。以電為熱源的井式爐為井式電阻爐。

井式電阻爐整個(gè)爐膛是一個(gè)密閉的空間，具有輻射傳熱的特性，對(duì)沒(méi)有強(qiáng)制對(duì)流的井式爐還應(yīng)當(dāng)在爐子的上部與下部適當(dāng)增加一些功率。由于井式爐結(jié)構(gòu)和電熱體布置等原因，爐內(nèi)的實(shí)際溫度分布是不均勻的。

三、KY系列一體化安裝型工業(yè)溫控器在井式電阻爐中的應(yīng)用

   由井式爐爐體特性可知，爐膛內(nèi)的各區(qū)的升溫特性不同，而熱處理工藝所需要的卻是在一個(gè)工作空間內(nèi)的溫度分布均勻，并能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定。下面介紹如何應(yīng)用輝達(dá)工控KY系列一體化安裝型工業(yè)溫控器進(jìn)行井式爐控制，以保證井式爐爐溫的均勻性。

   熱電偶KY系列一體化安裝型工業(yè)溫控器可實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)局部溫度的控制和測(cè)量，在這樣的條件下，為了確保爐內(nèi)工作空間爐溫的均勻性，采用多區(qū)溫度控制。

   熱電偶測(cè)溫過(guò)程中只有被測(cè)介質(zhì)、零件和熱電偶之間的熱交換過(guò)程達(dá)到完全的動(dòng)態(tài)平衡，熱電偶檢測(cè)到的溫度才能代表零件溫度。但由于它們之間傳熱的復(fù)雜性和測(cè)溫存在滯后等因素，要想達(dá)到完全動(dòng)態(tài)平衡是不可能的，為使熱電偶測(cè)量溫度與零件實(shí)際溫度相近，采用多點(diǎn)溫度采集。

   不同爐子的溫度均勻性不同，進(jìn)行多區(qū)工藝曲線控制前，需要先測(cè)試爐子的溫度均勻特性。具體做法是，首先根據(jù)爐體大小和井式爐加熱空間分布特性，選用3個(gè)測(cè)溫精度相同的熱電偶分別測(cè)量井式爐上、中、下三個(gè)加熱工作區(qū)的溫度采集，分別作為1、2、3加熱區(qū)的采集溫度。

   再將3個(gè)熱電偶對(duì)應(yīng)接入三臺(tái)KY系列一體化安裝型工業(yè)溫控器分別控制1、2、3區(qū)加熱元件工作，根據(jù)3個(gè)加熱區(qū)采集到的溫度值與設(shè)定溫度差值，進(jìn)行PID運(yùn)算，在爐子升溫過(guò)程中，根據(jù)各個(gè)溫區(qū)的加熱情況，不斷調(diào)整三區(qū)PID控制參數(shù)和輸出大小，以使三個(gè)溫區(qū)的溫度基本一致，即保證整個(gè)爐膛內(nèi)工作區(qū)的溫度均勻。在調(diào)節(jié)爐膛溫度均勻性的過(guò)程中，記錄數(shù)據(jù)，得到爐子的加熱特性。溫度均勻性測(cè)試后，根據(jù)測(cè)試得出的數(shù)據(jù)，分別設(shè)置三個(gè)KY系列一體化安裝型工業(yè)溫控器的工藝曲線參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)溫區(qū)的控制。

結(jié)束語(yǔ)

   KY系列一體化安裝型工業(yè)溫控器在實(shí)際井式爐控制上得到很好的應(yīng)用，項(xiàng)目應(yīng)用中的井式爐溫度均勻性得到了很好的提升和保證。