真空退火爐溫度控制系統的研究與開發

作者：孫冠瓊

真空退火是真空熱處理的重要工藝之一，真空退火爐是真空退火最常用的設備。真空退火爐加熱過程中的關鍵技術是溫度控制，溫度控制的精度直接影響工件的質量。因此，在現有真空退火爐溫度控制方法的基礎上，研究了一種新的溫度控制方法。先進的溫度控制策略對提高工件質量具有重要意義。真空退火爐的溫度控制過程復雜多變，經常出現時滯、強干擾、強耦合和非線性，增加了溫度控制的難度。本文以立式真空退火爐為研究對象，分析了真空退火爐的結構、工藝流程和加熱過程中的主要工藝參數，研究了真空退火爐的熱傳導方式和溫度控制的數學模型。根據真空退火爐溫度控制的上述特點，設計了一種基于模糊神經網絡PID控制的多溫區解耦溫度控制策略。溫度控制策略是設計一個單溫區模糊神經網絡PID控制器，完成真空退火爐各溫區PID參數的在線整定。然后，利用預反饋解耦方法實現多溫區退火爐的解耦控制，最終實現退火爐的多溫區溫度控制。根據控制要求，真空退火爐加熱系統由工控機、PLC、功率調節器和熱電偶組成，結合上位機軟件設計的多溫區溫度控制策略，實現退火爐的溫度控制。真空退火爐上層監控系統是在VS2012自主開發環境下，用C#語言設計開發的，實現了系統工況和動態數據的實時顯示、歷史數據查詢、歷史曲線顯示、故障報警等功能。真空退火爐試生產的實際運行結果表明，系統運行穩定，響應速度快，抗干擾能力強，滿足真空退火爐的各項工藝要求，實現了退火爐溫區溫度和爐溫均勻性的精確控制，對提高產品質量、降低能耗具有重要意義。

關鍵詞：真空退火爐；溫度控制；模糊神經網絡PID控制器：解耦控制