關鍵詞： AI溫度控制器、電爐控制柜、數字記錄儀

一、電爐溫度控制系統的特性
        電爐溫度控制系統在溫度自動控制領域是最為常見的控制類型之一。溫度控制器主要由溫度傳感器、溫度調節儀、電加熱器執行裝置、被控對象四個部分組成，其系統結構圖如圖1所示。被控制對象是大容量、大慣性的電熱爐溫度對象，是典型的多階容積遲后特性，在工程上往往近似為包含有純滯后的二階容積遲后；由于被控對象電容量大，通常采用可控硅作調節器的執行器。控制原理圖如（圖1）所示。

二、爐溫自動控制原理
        根據爐溫對給定溫度的偏差，自動接通或斷開供給爐子的熱源能量，或連續改變熱源能量的大小，使爐溫穩定有給定溫度范圍，以滿足熱處理工藝的需要。溫度自動控制常用調節規律有二位式、三位式、比例、比例積分和比例積分微分等幾種。電阻爐爐溫控制是這樣一個反饋調節過程，比較實際爐溫和需要爐溫得到偏差，通過對偏差的處理獲得控制信號，去調節電阻爐的熱功率，從而實現對爐溫的控制。
1）按照偏差的比例、積分和微分產生控制作用（PID控制），是過程控制中應用最廣泛的一種控制形式。
2）二位式調節－－它只有開、關兩種狀態，當爐溫低于限給定值時執行器全開；當爐溫高于給定值時執行器全閉。（執行器一般選用接觸器）
3）三位式調節－－它有上下限兩個給定值，當爐溫低于下限給定值時接觸器全開；當爐溫在上、下限給定值之間時執行器部分開啟；當爐溫超過上限給定值時執行器全閉。（如管狀加熱器為加熱元件時，可采用三位式調節實現加熱與保溫功率的不同。

三、電加熱器執行器的特性：
        電爐的溫度調節是通過調節器(供電能源)的斷續作用，改變電爐絲閉合時間Tb與斷開時間Tk的比值α,α=Tb/Tk。結構負載電路圖如（圖2）所示。

         調節加熱爐的溫度，在工業上是通過在設定周期范圍內，將電路接通幾個周波，然后斷開幾個周波，改變晶閘管在設定周期內通斷時間的比例，來調節負載兩端交流平均電壓即負載功率，這就是通常所說的調功器或周波控制器；調功器是在電源電壓過零時觸發晶閘管導通的，所以負載上得到的是完整的正弦波，調節的只是設定周期Tc內導通的電壓周波。如圖3所示，設周期Tc內導通的周期的波數為n，每個周波的周期為T，則調功器的輸出功率為P=n×T×Pn/Tc，Pn為設定周期Tc內電壓全通過時裝置的輸出功率。

四、電爐的電加熱原理
　　當電流在導體中流過時，因為任何導體均存在電阻，電能即在導體中形成損耗，轉換為熱能，按焦耳楞次定律：
　　 Q＝0．2412 Rt Q—熱能，卡；
　　 I一電流，安9
　　 R一電阻，歐姆，
　　 t一時間，秒。
　　 按上式推算，當1千瓦小時的電能，全部轉換為熱能時Q＝(0．24×1000×36000)／1000=864千卡。
　　在電熱技術上按l千瓦小時＝860千卡計算。電爐在結構上是使電能轉換為熱能的設備，它能有效地用來加熱指定的工件，并保持高的效率。

五、加熱方式及電爐種類 
        電阻爐按熱量產生的方法不同，可分為間接加熱式和直接加熱式二大類。間接加熱式電阻爐，就是在爐子內部有專用的電阻材料做的發熱元件。電流通過加熱元件時產生熱量，再通過熱的傳導、對流、輻射而使放置在爐中的爐料被加熱。直接加熱式電阻爐，電源直接接在所需加熱的材料上，使強大的電流直接流過所需加熱的材料而使材料自己發熱達到加熱效果。工業電阻爐，大部分是采用間接加熱式的，只有一部分因加熱工藝人的特殊需要而采用直接加熱式。
        電阻加熱爐基本結構及型式電阻爐是隨著機械工業的發展而發展起來的，由于各種加熱工藝及冶煉工藝上的需要，電阻爐是一個品種很多的產品。電阻爐爐體結構，分周期式及連續式二個型式來分別介紹。周期式作業爐。如箱式電爐，臺車式電爐、井式電爐等箱式電爐，外殼一般是用型鋼、鋼板焊接而成的，小型電爐由于需保持工作面的一定高度，一般均做成帶支架的，在箱型殼體下邊，有支持爐體的腿或支架。中型電爐因本身重量大及加入爐內的工件重量也大，所以一般均直接在底盤上焊接爐體及砌磚。大型電爐可以在特定的專用的地基上設計成無鋼性底盤的結構，而就地焊接砌磚，但這種電爐在安裝后不能吊運及移動。
        中小型電爐的爐門可用配重及手動裝置來開閉，下部一般均有砂封槽，有些爐門上邊也設有砂封槽，以保證良好的密封性，爐門關閉時，用壓緊裝置使爐門緊密的與門框接觸，減少漏氣。大型電爐可以用電動或氣動、液壓開閉爐門，電加熱元件一般可以在爐膛內左右側墻上及底面上布置，為了得到良好的熱場，最好在護頂上也布置電加熱元件，因為爐內工件一般堆放高度不會超過寬度，所以以上下兩個方面加熱比左右兩個方面加更為有效。大型及中型電爐可以在護門上及后墻上適當的布置一些電加熱元件，以減少爐內的溫差，為了保證爐門口的熱損失能得到更好的平衡，可以在較大的箱型電爐上靠爐門口的爐膛長度1/3處作為一個控制區。

六、電爐控制柜的硬件結構
1） AI智能溫度調節器：
        是控溫系統的核心部分，AI儀表首創性地采用了平臺概念，將非常專業化的數字調節儀表轉為平臺化設計的產品，能實現比以往封閉式設計產品更快的進步及更高的性能/價格比。它包含高通用性的硬件主板（包含I/O接口及模塊插座、顯示接口插座、A/D轉換單元及電源單元），通過安裝不同的軟件及CPU、輸入/輸出模塊及顯示界面，即能適應多種不同功能的過程儀表控制要求，比如溫控器、調節器、復雜回路調節器及雙回路調節器。它主要由輸入通道、輸出通道、人機對話通道以及一些外圍電路組成。溫控器框圖（圖3）所示。

       采用的是AI人工智能調節算法是采用模糊規則進行PID調節的一種新型算法，在誤差大時，運用模糊算法調節，以消除PID飽和積分現象，當誤差趨小時，采用改進后的PID算法進行調節，并能在調節中自動學習和記憶被控對象的部分特征以使效果最優化。 具有無超調、高精度、參數確定簡單、對復雜對象也能獲得較好的控制效果等特點。

        在使用過程中AI調節器 結合PID調節、自學習及模糊控制技術，實現了自整定/自適應功能，及無欠調的精確調節，性能遠優于傳統PID調節器。
2）AI電爐控制柜電器回路：
        具備優良的測量和控制性能，裝配高性能的可控硅電爐溫度控制柜，由于采用模塊化結構，為電爐控制柜設計帶來前所未有的方便。實現程序升降溫控制；硅鉬棒采用分段功率限制；多區溫控外部控制同步啟動/停止。其控制輸出可選用具備“燒不壞”特性的可控硅觸發模塊。溫控器接線圖如（圖4）所示。

        能直接用時間比例過零、移相觸發各種單向、雙向可控硅及功率模塊或選配G模塊控制固態繼電器；配合AIJK系列三相移相/周波過零可控硅調功模塊。AIJK系列是應用了單片機技術的智能化三相移相觸發及周波過零兩用觸發器，功能強大且可靠性高，能適應各種電爐絲、硅碳棒及負載采用變壓器降壓的硅鉬棒。鎢絲等各種類型工業電爐。不僅降低成本，而且簡化安裝并提高可靠性。報警輸出可選用繼電器觸點開關或可控硅無觸點開關。
3）可控硅的選擇：
         根據負載接線方式的不同：星型三相四線制結構負載采用雙向可控硅（只適合300A以下可控硅）或單相可控硅反并聯電路（推薦采用MCC系列功率模塊）；星型三相三線制或三角型三相三線制結構負載采用單相可控硅＋二極管電路（推薦采用MCD系列功率模塊）；
根據加熱元件的特性，合理選擇可控硅功率的型號。功率的大小對保護可控硅有著很重要的作用。可控硅的電流簡單計算方法：加熱元件為電阻絲；三相功率18KW÷3＝每相6KW功率；每相6KW÷220V＝27A≈40A；加熱元件為硅碳棒；安全過載電流要乘3倍 ；18KW÷3相＝6KW÷220V＝27A×3倍＝81A≈90A；對于大容量的負載建議乘3.5倍。
4）晶閘管交流開關模塊的過流保護：
        晶閘管元件的電壓和電流過載能力極差，尤其是耐壓能力，瞬時的過壓就會造成元件永久性的損壞。為了使元件能長期可靠地運行，必須針對過壓和過電流發生的原因采取保護措施。
        過流保護可以采用外接S型快速熔斷器 ，快速熔斷器的動作時間要求在10ms以內，快速熔斷器的選用原則