上海博迅智能控温器在真空电阻炉中的应用

真空电阻炉是进行热处理工艺的工业炉，可实现淬火、烧结、融化、预热、干燥等热处理工艺。温控器是真空电阻炉的控制核心，其控效果直接关系着真空电阻炉的热处理效率与工艺水平，

因此，真空电阻炉对温控器有着很高的要求。真空电阻炉是一种非线性、时变性和滞后性的大惯性系统。

在进行炉温控制的过程中存在着诸多影响因素如添加物料、环境温度变化、电压波动等因素，这些因素的存在又会对炉温的控制产生一定的影响。

当前，通常采用两种控制方式对真空电阻炉的温度进行控制，第一种为手动调压的方式，第二种为非智能的调压方式。

第一种控打方式对于操作人员的技术水平和经验的要求较高,并且控制误差比较大;第二种控制方式主要采用可控硅等开关元件进行控制,虽然减少了人员的干扰，但是仍然达不到控制精度的要求。
针对上述传统控制方式在真空电阻炉中的缺陷,介绍了一种适用于真空电阻炉温度控制的智能温控器,以期为真空电阻炉的温度控制提供-定的参考。
智能温控器的控制原理
真空电阻炉对于控制精度有着较高的要求，因此智能控制器除了具备温度检测、温度数值记录与显示、控制参数的调整之外，还要满足精度、稳定性与可靠性的控制要求。

智能温控器的结构主要包括由A18S51CPU电路、温度检测电路、可控硅触发电路、显示输出电路、保护电路、通信电赂等。

温控器在工作时，温度检测电路中的扰温元件直接人显炉内的实时温度、并将采集到信县发送到AD枯片, AD芯片受到4T89S51单片机控制，它能将模拟的电压信号转换为对应的数字信号。

AD芯片在采样之前，需要通过运算放大僻对模拟的电压信号进行放大，使电压言母达到A4D电路的有效工作区间在采集炉内温度数据的过程中，由于受到电磁干扰等因素的影响，

会对采集到的数祖造成一定的误差,这时，,就需要利用)浅波算法进行Y球波友，经过滤波后才能在LED显示屏中实时显示当前的仲内误度、

同时单片机会将检拥到的围度值与目标温度值进行比较和运算,并根据运算结果通过10接口及时调整脉冲宽庭,从而实现可控硅在一个固定周期内的导通次数，

即调整了真空电脏炉的平均输入功率队从而实现了真空电阻户的温度控制。
2智能温控器的结构
2.1智能温控器的硬件构成
(1)CPU,CFPU采用AT8S51,该CPU为一个高性能、低功耗的8位单片机。内置8位中央处理器和SP Fiash存褚单元,兼容MCS-51指令系统。

它拥有独立的输人输出和控制端口可通过AD转换或者DA转换电路，配合运放电路实现对传感器的控制与信号采集,可通过点阵或者LCD液晶显示输出,并通过外接按键实现人机交互。
AT89S51单片机的接口电路主要有MCM2814芯片和AD574芯片,其中MCM2814芯片主要的作用是提供掉电数据保护, AD574芯片的作用是提供AD转换。
(2)温度检测电路。温度检测电路是智能温控器的核心部件,它的作用是检测炉内温度并将检测值实时传输至单片机。

测温元件采用镍铿镍硅热电偶，它的工作范围为50~1372°℃,在1000°℃以上其实际误差不会超过分度值的土1%13。具有极高的稳定性,并且热电势与温度星线性的关系。

热电偶是由两种不同种类的金属导林组成的闭合回路,当两端存在温度差,在电路中就会产生电流,从而在两娩之间形成热电动势。

其中,直接测量炉温温度的一端叫做热端(测量端)，另一端叫做冷端(补偿端)。热电动势的大小是由热电偶的材料及两端的温度差决定的。

3)掉电保护电路。掉电保护电路的主要作用是。防止突然系统突然失电、或者受到工作环境等因素的影响而丢失数据。

MCML2814是一种价格低廉、性能可靠的排电保护电路，完全满足智能温控器对掉电保护的要求。
(4)AD转换电路。汉温元件采集到的温度值为摸拟星信号，因此，需要利用AD转关电路及时转换为数字星信号。

AD54是12位逐次逼近型的中速AD转换器。转换误差较低，仅为0.05%左右。内置三态电路,可以单片机直接相连。

同时内置参考电压源和时钟电路,因此,无需外接电压源与时钟信号就能进行A/D转换。
(5)可控硅控温。可控硅具有响应速度快、抗干扰能力强、调节范围广、驱动功率大等特点。被广泛应用于各类控制系统中。

可控硅控温的实质是，通过控制可控硅的导通与关断，不断改变加热元件的功率，从而实现调控温度的目的。
(6)通讯模块。通讯模块主要的作用是与上位机和下位机进行通信。通信接口为RS46A4串行接口，

通讯模块采用MAL345芯片作为ARS-45的收发器每个器什中都包含一个驱动器和一个接收器,它采用半双工的方式进行通讯。
(7)保护电路。在真空电图炉中，如果产生掉电将会造成严重的后果，因此，智能温控器必须具备掉电保护功能。

保护电路能够及时检测到电压下降、在电源电容失电之前，系统重要的运行数据和检测数据及时保存在RAM中。
智能温控器的软件构成
由于智能温控器的功能非常全面，因此系统的软件也比较复杂，为了方便程序的编写、调试与修改，软件部分采用模块化设计。软件由多个独立的子程序块构成。按照功能形成模块化结构。

主要分为主程序、PID控制程序、温度采样程序、温度显示程序、报警程序、通讯程序等。下面重点分析一下主程序及PID控制程序。
(1)主程序。主程序的功能是为系统提供初始化功能(如包括缓存清理)、定时器的初始化、其它子程序的调度、温度采样信号的显示等，以便完成智能控划器的各项功能。

智能湿控器迪电或者复位后,首统系统进行初始化,如端口的设置、缓存的清空、自整定运算初始化、PID算法的初始化等。然后对软、硬件进行自诊断结束自创断后启动定时器与外部中断，然后开始循环检测，。

如果发生中断(就会立刻判断中断源,不论是涉及到哪种中断源,都会调用相应的模块进行处理,待处理结束后,就会返回到主程序。
(2)РPID控制程序。PID控制程序的核心为PID控制算法。由于智能温控器是大惯性、非线性的复杂系统，采用传统的PD方法进行捡制,难以达到理想的控制效果。

为此、采用模概PD控制方法来进行炉祖的控制，根据真空电狙炉的热传导函数特性、采用2输入、3输出的模糊控制结构，模糊控乱算法将炉温的控制误差e和误差的变化率ec作为控用算法的翰入变显，

将PD控制算法的个参数作为钱栩捡初算法的街书量,从而实现对炉温控制的自适应调节,提高了智能控制器炉温控制的智能性。
3结语
随着加工制造技术的快速发展，人们对于真空电阻炉工艺水平的要求越来越高,如控制精度、超调量、升温时间等，因此，将智能温控器应用到真空电阻炉的温度控制中,具有广阔的应用前景和深远的现实意义。