智能温度控制仪表的应用

HC-100仪表功能
目前的显示控制仪表系列多采用双排数字显示仪，仪表用红绿双排数码管分色同时显示测量值和设定值。仪表内部均采用微机数据分析控制，模拟和数字多重滤波，轻触开关、设置软件参数等新技术，上下限报警值、正负偏差报警、回差、，均可由面板轻触开关设置并实时显示控制。产品精度高，抗干扰能力特强。
仪表输入信号多为万能输入，配上相应的传感器就可用于温度、压力、流量、液位等参数的显示。调节输出电流信号可控制电动调节阀、气动调节阀、变频器等；开关量输出控制电磁阀、交流接触器；输出有源信号直接驱动固态继电器；特别是可以输出直接触发可控硅的移相或过零脉冲信号，且可将所控设备的最大功耗进行限幅。控制测量功能一次完成。既提高了可靠性和控制性能，也降低了成本，更适应国内使用条件和使用习惯。和控制。当显示控制仪表采用通讯的方式，组建基于RS485的FCS现场总线型计算机网络监控系统，以适应自动化技术迅速发展的需要。
智能仪表功能应用
⑴  显示功能：对于一台显示控制仪表根据传感器的规格，确定输入对应的规格，就能正常显示测量数据。
 ⑵  上下限报警功能：仪表有显示就可设定上下限报警值，产生报警时就有开关量输出，用于报警或位式控制。
⑶  正反偏差报警功能：调节控制仪表在应用定点、程序控制的时候，当与目标位产生偏差时，就会有偏差报警输出，产生偏差报警时就有开关量输出，用于报警或用于添加控制加热或制冷的功能。
⑷  事件输出功能：如果是程序控制仪表在应用过程中，当程序运行到某段或最后一段，就可设定开关量事件输出，来控制警铃、风扇来控制。
⑸  调节控制功能：调节控制仪表有PID控制、模糊控制方式、位式控制  ；可用于连续的线性调节（输出功率从小到大、平滑调节、）；时间比例调节（输出功率全同全断、通断时间%比控制）。
⑹  执行器功能：连续调节有，电子调节阀、电动调节阀、可控硅移相调节、变频器等；时间比例调节有，电磁阀、可控硅过零触发、固态继电器、交流接触器等。
 特殊功能：当输入的信号如果是非线性的，智能仪表就可作非线性修正输入；
当输出功率不需要满功能输出，可设置分段功率限制输出，达到保护加热元件；
             当需要有双给定值，可用开关量切换2个给定值；
                 当需要批量控制流量，设定给定值到了控制数就关断电磁阀。

电炉温度控制系统的特性
电炉温度控制系统在温度自动控制领域是最为常见的控制类型之一。温度控制器主要由温度传感器、温度调节仪、电加热器执行装置、被控对象四个部分组成，其系统结构图如图1所示。被控制对象是大容量、大惯性的电热炉温度对象，是典型的多阶容积迟后特性，在工程上往往近似为包含有纯滞后的二阶容积迟后；由于被控对象电容量大，通常采用可控硅作调节器的执行器。其具体的电路图如        图1

二、炉温自动控制原理
根据炉温对给定温度的偏 差，自动接通或断开供给炉子的热源能量，或连续改变热源能量的大小，使炉温稳定有给定温度范围，以满足热处理工艺的需要。温度自动控制常用调节规律有二位 式、三位式、比例、比例积分和比例积分微分等几种。电阻炉炉温控制是这样一个反馈调节过程，比较实际炉温和需要炉温得到偏差，通过对偏差的处理获得控制信 号，去调节电阻炉的热功率，从而实现对炉温的控制。
1）按照偏差的比例、积分和微分产生控制作用（PID控制），是过程控制中应用最广泛的一种控制形式。
2）二位式调节－－它只有开、关两种状态，当炉温低于限给定值时执行器全开；当炉温高于给定值时执行器全闭。（执行器一般选用接触器）
 3）三位式调节－－它有上下限两个给定值，当炉温低于下限给定值时接触器全开；当炉温在上、下限给定值之间时执行器部分开启；当炉温超过上限给定值时执行器全闭。（如管状加热器为加热元件时，可采用三位式调节实现加热与保温功率的不同
三、电加热器执行器的特性：
电炉的温度调节是通过调节器(供电能源)的断续作用，改变电炉丝闭合时间Tb与断开时间Tk的比值α,α=Tb/Tk。控制电路图如                  图2

 
调 节加热炉的温度，在工业上是通过在设定周期范围内，将电路接通几个周波，然后断开几个周波，改变晶闸管在设定周期内通断时间的比例，来调节负载两端交流平 均电压即负载功率，这就是通常所说的调功器或周波控制器；调功器是在电源电压过零时触发晶闸管导通的，所以负载上得到的是完整的正弦波，调节的只是设定周 期Tc内导通的电压周波。如图3所示，设周期Tc内导通的周期的波数为n，每个周波的周期为T，则调功器的输出功率为P=n×T×Pn/Tc，Pn为设定周期Tc内电压全通过时装置的输出功率。
四、电炉的电加热原理
　　当电流在导体中流过时，因为任何导体均存在电阻，电能即在导体中形成损耗，转换为热能，按焦耳楞次定律：
　　 Q＝0．2412 Rt Q—热能，卡；
　　 I一电流，安9
　　 R一电阻，欧姆，
　　 t一时间，秒。
　　 按上式推算，当1千瓦小时的电能，全部转换为热能时Q＝(0．24×1000×36000)／1000=864千卡。
在电热技术上按l千瓦小时＝860千卡计算。电炉在结构上是使电能转换为热能的设备，它能有效地用
五、加热方式及电炉种类
电 阻炉按热量产生的方法不同，可分为间接加热式和直接加热式二大类。间接加热式电阻炉，就是在炉子内部有专用的电阻材料做的发热元件。电流通过加热元件时产 生热量，再通过热的传导、对流、辐射而使放置在炉中的炉料被加热。直接加热式电阻炉，电源直接接在所需加热的材料上，使强大的电流直接流过所需加热的材料 而使材料自己发热达到加热效果。工业电阻炉，大部分是采用间接加热式的，只有一部分因加热工艺人的特殊需要而采用直接加热式。
电 阻加热炉基本结构及型式电阻炉是随着机械工业的发展而发展起来的，由于各种加热工艺及冶炼工艺上的需要，电阻炉是一个品种很多的产品。电阻炉炉体结构，分 周期式及连续式二个型式来分别介绍。周期式作业炉。如箱式电炉，台车式电炉、井式电炉等箱式电炉，外壳一般是用型钢、钢板焊接而成的，小型电炉由于需保持 工作面的一定高度，一般均做成带支架的，在箱型壳体下边，有支持炉体的腿或支架。中型电炉因本身重量大及加入炉内的工件重量也大，所以一般均直接在底盘上 焊接炉体及砌砖。大型电炉可以在特定的专用的地基上设计成无钢性底盘的结构，而就地焊接砌砖，但这种电炉在安装后不能吊运及移动。
中 小型电炉的炉门可用配重及手动装置来开闭，下部一般均有砂封槽，有些炉门上边也设有砂封槽，以保证良好的密封性，炉门关闭时，用压紧装置使炉门紧密的与门 框接触，减少漏气。大型电炉可以用电动或气动、液压开闭炉门，电加热元件一般可以在炉膛内左右侧墙上及底面上布置，为了得到良好的热场，最好在护顶上也布 置电加热元件，因为炉内工件一般堆放高度不会超过宽度，所以以上下两个方面加热比左右两个方面加更为有效。大型及中型电炉可以在护门上及后墙上适当的布置 一些电加热元件，以减少炉内的温差，为了保证炉门口的热损失能得到更好的平衡，可以在较大的箱型电炉上靠炉门口的炉膛长度1/3处作为一个控制区。
来加热指定的工件，并保持高的效率。
六、电炉控制柜的硬件结构
1）  HC-808智能温度调节器：
是控温系统的核心部分，HC仪表首创性地采用了平台概念，将非常专业化的数字调节仪表转为平台化设计的产品，能实现比以往封闭式设计产品更快的进步及更高的性能/价格比。它包含高通用性的硬件主板（包含I/O接口及模块插座、显示接口插座、A/D转换单元及电源单元），通过安装不同的软件及CPU、输入/输出模块及显示界面，即能适应多种不同功能的过程仪表控制要求，比如温控器、调节器、复杂回路调节器及双回路调节器。它主要由输入通道、输出通道、人机对话通道以及一些外围电路组成，原理框图（图3）所示。
采用的是HC智能调节算法是采用模糊规则进行PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化。  具有无超调、高精度、参数确定简单、对复杂对象也能获得较好的控制效果等特点。  图3


 在使用过程中HC808调节器 结合PID调节、自学习及模糊控制技术，实现了自整定/自适应功能，及无欠调的精确调节，性能远优于传统PID调节器。




















HC-100仪表功能
目前的显示控制仪表系列多采用双排数字显示仪，仪表用红绿双排数码管分色同时显示测量值和设定值。仪表内部均采用微机数据分析控制，模拟和数字多重滤波，轻触开关、设置软件参数等新技术，上下限报警值、正负偏差报警、回差、，均可由面板轻触开关设置并实时显示控制。产品精度高，抗干扰能力特强。
仪表输入信号多为万能输入，配上相应的传感器就可用于温度、压力、流量、液位等参数的显示。调节输出电流信号可控制电动调节阀、气动调节阀、变频器等；开关量输出控制电磁阀、交流接触器；输出有源信号直接驱动固态继电器；特别是可以输出直接触发可控硅的移相或过零脉冲信号，且可将所控设备的最大功耗进行限幅。控制测量功能一次完成。既提高了可靠性和控制性能，也降低了成本，更适应国内使用条件和使用习惯。和控制。当显示控制仪表采用通讯的方式，组建基于RS485的FCS现场总线型计算机网络监控系统，以适应自动化技术迅速发展的需要。
智能仪表功能应用
⑴  显示功能：对于一台显示控制仪表根据传感器的规格，确定输入对应的规格，就能正常显示测量数据。
 ⑵  上下限报警功能：仪表有显示就可设定上下限报警值，产生报警时就有开关量输出，用于报警或位式控制。
⑶  正反偏差报警功能：调节控制仪表在应用定点、程序控制的时候，当与目标位产生偏差时，就会有偏差报警输出，产生偏差报警时就有开关量输出，用于报警或用于添加控制加热或制冷的功能。
⑷  事件输出功能：如果是程序控制仪表在应用过程中，当程序运行到某段或最后一段，就可设定开关量事件输出，来控制警铃、风扇来控制。
⑸  调节控制功能：调节控制仪表有PID控制、模糊控制方式、位式控制  ；可用于连续的线性调节（输出功率从小到大、平滑调节、）；时间比例调节（输出功率全同全断、通断时间%比控制）。
⑹  执行器功能：连续调节有，电子调节阀、电动调节阀、可控硅移相调节、变频器等；时间比例调节有，电磁阀、可控硅过零触发、固态继电器、交流接触器等。
 特殊功能：当输入的信号如果是非线性的，智能仪表就可作非线性修正输入；
当输出功率不需要满功能输出，可设置分段功率限制输出，达到保护加热元件；
             当需要有双给定值，可用开关量切换2个给定值；
                 当需要批量控制流量，设定给定值到了控制数就关断电磁阀。

电炉温度控制系统的特性
电炉温度控制系统在温度自动控制领域是最为常见的控制类型之一。温度控制器主要由温度传感器、温度调节仪、电加热器执行装置、被控对象四个部分组成，其系统结构图如图1所示。被控制对象是大容量、大惯性的电热炉温度对象，是典型的多阶容积迟后特性，在工程上往往近似为包含有纯滞后的二阶容积迟后；由于被控对象电容量大，通常采用可控硅作调节器的执行器。其具体的电路图如        图1

二、炉温自动控制原理
根据炉温对给定温度的偏 差，自动接通或断开供给炉子的热源能量，或连续改变热源能量的大小，使炉温稳定有给定温度范围，以满足热处理工艺的需要。温度自动控制常用调节规律有二位 式、三位式、比例、比例积分和比例积分微分等几种。电阻炉炉温控制是这样一个反馈调节过程，比较实际炉温和需要炉温得到偏差，通过对偏差的处理获得控制信 号，去调节电阻炉的热功率，从而实现对炉温的控制。
1）按照偏差的比例、积分和微分产生控制作用（PID控制），是过程控制中应用最广泛的一种控制形式。
2）二位式调节－－它只有开、关两种状态，当炉温低于限给定值时执行器全开；当炉温高于给定值时执行器全闭。（执行器一般选用接触器）
 3）三位式调节－－它有上下限两个给定值，当炉温低于下限给定值时接触器全开；当炉温在上、下限给定值之间时执行器部分开启；当炉温超过上限给定值时执行器全闭。（如管状加热器为加热元件时，可采用三位式调节实现加热与保温功率的不同
三、电加热器执行器的特性：
电炉的温度调节是通过调节器(供电能源)的断续作用，改变电炉丝闭合时间Tb与断开时间Tk的比值α,α=Tb/Tk。控制电路图如                  图2




 
调 节加热炉的温度，在工业上是通过在设定周期范围内，将电路接通几个周波，然后断开几个周波，改变晶闸管在设定周期内通断时间的比例，来调节负载两端交流平 均电压即负载功率，这就是通常所说的调功器或周波控制器；调功器是在电源电压过零时触发晶闸管导通的，所以负载上得到的是完整的正弦波，调节的只是设定周 期Tc内导通的电压周波。如图3所示，设周期Tc内导通的周期的波数为n，每个周波的周期为T，则调功器的输出功率为P=n×T×Pn/Tc，Pn为设定周期Tc内电压全通过时装置的输出功率。
四、电炉的电加热原理
　　当电流在导体中流过时，因为任何导体均存在电阻，电能即在导体中形成损耗，转换为热能，按焦耳楞次定律：
　　 Q＝0．2412 Rt Q—热能，卡；
　　 I一电流，安9
　　 R一电阻，欧姆，
　　 t一时间，秒。
　　 按上式推算，当1千瓦小时的电能，全部转换为热能时Q＝(0．24×1000×36000)／1000=864千卡。
在电热技术上按l千瓦小时＝860千卡计算。电炉在结构上是使电能转换为热能的设备，它能有效地用
五、加热方式及电炉种类
电 阻炉按热量产生的方法不同，可分为间接加热式和直接加热式二大类。间接加热式电阻炉，就是在炉子内部有专用的电阻材料做的发热元件。电流通过加热元件时产 生热量，再通过热的传导、对流、辐射而使放置在炉中的炉料被加热。直接加热式电阻炉，电源直接接在所需加热的材料上，使强大的电流直接流过所需加热的材料 而使材料自己发热达到加热效果。工业电阻炉，大部分是采用间接加热式的，只有一部分因加热工艺人的特殊需要而采用直接加热式。
电 阻加热炉基本结构及型式电阻炉是随着机械工业的发展而发展起来的，由于各种加热工艺及冶炼工艺上的需要，电阻炉是一个品种很多的产品。电阻炉炉体结构，分 周期式及连续式二个型式来分别介绍。周期式作业炉。如箱式电炉，台车式电炉、井式电炉等箱式电炉，外壳一般是用型钢、钢板焊接而成的，小型电炉由于需保持 工作面的一定高度，一般均做成带支架的，在箱型壳体下边，有支持炉体的腿或支架。中型电炉因本身重量大及加入炉内的工件重量也大，所以一般均直接在底盘上 焊接炉体及砌砖。大型电炉可以在特定的专用的地基上设计成无钢性底盘的结构，而就地焊接砌砖，但这种电炉在安装后不能吊运及移动。
中 小型电炉的炉门可用配重及手动装置来开闭，下部一般均有砂封槽，有些炉门上边也设有砂封槽，以保证良好的密封性，炉门关闭时，用压紧装置使炉门紧密的与门 框接触，减少漏气。大型电炉可以用电动或气动、液压开闭炉门，电加热元件一般可以在炉膛内左右侧墙上及底面上布置，为了得到良好的热场，最好在护顶上也布 置电加热元件，因为炉内工件一般堆放高度不会超过宽度，所以以上下两个方面加热比左右两个方面加更为有效。大型及中型电炉可以在护门上及后墙上适当的布置 一些电加热元件，以减少炉内的温差，为了保证炉门口的热损失能得到更好的平衡，可以在较大的箱型电炉上靠炉门口的炉膛长度1/3处作为一个控制区。
来加热指定的工件，并保持高的效率。
六、电炉控制柜的硬件结构
1）  HC-808智能温度调节器：
是控温系统的核心部分，HC仪表首创性地采用了平台概念，将非常专业化的数字调节仪表转为平台化设计的产品，能实现比以往封闭式设计产品更快的进步及更高的性能/价格比。它包含高通用性的硬件主板（包含I/O接口及模块插座、显示接口插座、A/D转换单元及电源单元），通过安装不同的软件及CPU、输入/输出模块及显示界面，即能适应多种不同功能的过程仪表控制要求，比如温控器、调节器、复杂回路调节器及双回路调节器。它主要由输入通道、输出通道、人机对话通道以及一些外围电路组成，原理框图（图3）所示。
采用的是HC智能调节算法是采用模糊规则进行PID调节的一种新型算法，在误差大时，运用模糊算法调节，以消除PID饱和积分现象，当误差趋小时，采用改进后的PID算法进行调节，并能在调节中自动学习和记忆被控对象的部分特征以使效果最优化。  具有无超调、高精度、参数确定简单、对复杂对象也能获得较好的控制效果等特点。  图3


 在使用过程中HC808调节器 结合PID调节、自学习及模糊控制技术，实现了自整定/自适应功能，及无欠调的精确调节，性能远优于传统PID调节器。