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    【摘 要 】在热工计量检定中,为实现检定温场的动态精确控制,设计出了以岛电SR93温控??槲诵牡募於刂破?实验表明,控制器的设计方案可行,达到了控制检定炉高效稳定的达到计量检定温度点的预期要求.

    【关 键 词 】SR93,检定炉,PID,热电偶,控制器

    在热工计量检定校准中,需要将热电偶放置在300-1600℃高温检定炉的均匀温场中.检定系统需要将温度控制点传送给智能温度控制器,由智能温度控制器实施对检定炉的温度控制.

    岛电SR93是一款0.3级仪表精度、四位LED显示、可设定偏移值、双输出、双报警,且带模拟变送及通信功能的智能温度调节???以岛电SR93温控??槲诵牡募於刂破骺梢砸勒帐侄柚没蛏衔换偷奈露炔问?运用PID算法尽快的调整检定炉的温度值[1,2].

    1.控制系统的构成

    由于被控检定炉功率较大,所以采用交流接触器实现大电流的通断控制,同时在220V 交流电接入端放置漏电?;て?以免设备发生漏电故障对操作者产生人身危险.检定炉控制器在使用时,常需要进行温度参数调整,因此,控制系统采用“电源总开关”和“加热开关”实现不同功能的电源通断.上电时先开启“电源总开关”,待调整好输入参数且接线完毕后,再开启“加热开关”.SR93可以应用热电偶(需进行冷端补偿)或热电阻放入检定炉中作为前端传感器,根据温度反馈信号输出直流控制信号(0~10V)调整单相交流调压??榈氖涑?#91;3].SR93同时具有单触点继电器事件输出端口,可外接220V交流供电的蜂鸣器实现告警功能,如图1所示.


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    图1 控制系统结构图

    图2 交流调压??榻酉咄?

    2.交流调压???

    全隔离单相交流调压??榧奖溲蛊?、相位检测电路、移相触发电路及输出可控硅于一体,可以有效的实现控制电路与高压电路的隔离,当改变控制信号的大小,就可以改变可控硅输出触发相位角的大小,即实现单相交流电的调压,如图2所示是交流调压??橛爰於慕酉咄???椴捎?20V交流供电,检定炉连接在??榈?端和4端,接地端与SR93??楣?#22320;处理,控制信号con输入端与SR93的信号输出端相连接[4].

    3.岛电SR93温控???

    3.1 硬件连接

    图3为SR93控温??榈谋嘲褰酉咄?11端和12端连接220V交流电,13端与检定炉控制器进行“共地”处理,7端和10端连接热电偶传感器(由于检定炉温度在0~1700℃,采用S型热电偶,对应参数设置代码03),用于接收温度反馈信号,1端、2端和3端都作为??榈腞S232串口输出端,由于控制器在大电流下工作,需将RS232控制线进行屏蔽抗干扰处理,14端和15端输出0~10V的直流控制信号,18端和19端连接事件报警器.

    图3 SR93温控??榻酉咄?

    3.2 PID控制算法

    PID控制算法是经典的自动控制算法,在PID控制系统中,执行机构是一直工作的,且工作强度时可调节的,即可以从停止工作状态调整到满负荷运行状态,执行机构接收到的控制信号是一个准模拟信号.只要合理设置KP、KI和KD三个控制常数,就可满足各种自动控制系统的要求.KP数值越大,控制系统的灵敏度越高,对误差的反应越强烈,使控制对象能够尽快的达到设置值,但也容易使系统不稳定,反应过度,KI可用协同KP来加强控制效果,KD输出专门用来对抗系统的激烈变化,产生超前的控制作用,有给被控系统“打预防针”的作用.SR93??榇?#8220;自整定”功能,控制参数自整定是通过多次自动记录系统实际运行轨迹,然后对多次记录的数据进行分析,得到控制对象等效数学模型中的关键参数,从而求出比较合理的控制参数.例如,将检定炉温设置在300℃,进行AT自整定操作,SR93??榛岣菹钟?center>关于热工检定炉控制器的调试与应用的函授毕业论文范文
    ??槔嘤泄芈畚姆段?/em>的负载和传感器信息,多次调整到300℃,然后显示出针对该温度参数的KP、KI和KD值.依据相应热工检定规程,调试得出不同温度检定点的PID参数值,针对不同的温度点,输入相对应的PID参数值,如果出现温度较明显升高的“超调”现象,逐步微调KD值的大小即可[5,6].

    3.3 通信格式

    SR93温控??榭梢允迪諶S232/RS485/RS422的通信连接,可以依据发送和应答的通信格式如图4所示,设计出检定炉控制器的上位机软件,在不同阶段中输入针对不同温度检定点的PID参数值,实现SR93的动态控制.需要手动将控制模式由“LOC本地模式”调整到“COM通信模式”.

    图4 SR93发送和应答通信格式

    图5 控制器装置实物图

    4.结论

    检定炉控制器经上电调试,可以满足热工计量检定规程中的温度控制要求,较快的达到预设的检定点温度值,实现了预期设计目标,控制器装置实物图如图5所示.

    参考文献

    [1]周秀红,王鹏等.热电偶检定系统中检定炉的温度控制及分析[J].吐哈油气,2006,11(4):383-386.

    [2]李平,周育才,吴奇志.热电偶检定炉炉温模型参考自适应控制的研究[J].控制系统,2006,9(01):87-89.

    [3]周冲,杨平,程惠尔.检定炉炉温智能控制仿真研究[J].上海电力学院学报,1997,13(03):23-28.

    [4]杨奕武.热电偶检定炉用精密恒温器[J].计量技术, 1990,7:24-26.

    [5]仝立工,陈顺德,李中平.热电偶检定炉的温度控制问题及分析[J].计量技术,2002,3:19-20.

    [6]刘金和.加快检定炉控温速度的1种方法[J].航空计量技术,1995,15(01):39-40.

    作者简介:

    冷溪(1982―),男,辽宁沈阳人,硕士,工程师,主要研究方向:自动控制及数控技术的研究.

    裴锐(1982―),男,辽宁沈阳人,硕士,工程师,主要研究方向:热工计量检定校准研究.

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