加热炉电气自动控制技术发展探讨

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1、加热炉电气自动控制技术发展探讨　　摘要：随着工业生产规模的不断扩大，加热炉控制技术要求也变得愈来愈高，这为加热炉电气自动控制技术提供了发展空间。基于此，本文对加热炉电子自动控制技术进行了探讨，并提出了相关观点，以供参考。　　关键词：加热炉；自动化；电气；技术　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.049　　1加热炉概述　　在现代工业生产过程中，加热炉是不可或缺的加工设备，在很多行业当中都有着广泛的应用。加热炉主要包括连续加热炉与室式加热炉。连续加热炉运行过程中，料坯会在炉内根据轧制的节奏进行连续运动

2、，炉气也会在炉内进行连续流动[1]。当炉料断面尺寸、产量机类型确定时，连续加热炉各部分温度并不会随时间变化而变化，只会沿长度方向发生变化；金属料的温度也不会随着时间变化而出现变化，仅沿长度方向发生变化。室式加热炉主要用于金属坯加热或锻压前加热。室式加热炉物料加热时并不会移动，并且炉内不分段，需保持炉内各处温度均匀。对于部分大型钢锭加热则采取周期性的加热方式。多数加热炉都属于高耗能窑炉，资源消耗较多，并且加热炉产生的烟气会散发出大量热量，会影响热能利用率。因此，在加热炉应用过程中需采取一定节能措施来控制能源消耗，从而提升热能利用率，降低使用

3、成本。　　2加热炉电气自动控制技术瓶颈分析　　以往加热炉控制偏重于常规燃烧控制。一般会根据加热炉实际运行状况，采取针对性措施让加热炉始终维持稳定的工况，从而实现最佳燃烧，达到节能减耗的目的。随着计算机技术及电气技术的不断成熟，为加热炉温控提供了极大的技术支持。以计算机技术来控制加热炉各段炉温，可有效提升控制精度，并可得到较为理想的物料温度，在实现最佳燃烧的同时，也能保证加热炉安全性。正是由于计算机技术与电气技术的不断发展，让加热炉自动化控制得以实现。相对于欧美发达国家而言，我国加热炉电气自动控制技术起步较晚，并且普及面较窄。部分工业生产企

4、业尽管配备了较为先进的计算机硬件设施，但计算机主要用于简单的PID调节，只是用来替代普通测量仪表，并未将计算机的强大功能充分发挥出来。在加热炉电气自动控制技术应用过程中，还会受到一些外界因素干扰，会对系统的稳定性产生影响，一定程度上制约了控制效果[2]。在加热炉燃烧系统控制方面，主流的控制方式包括交叉燃烧控制及流量、温度串级比值控制。在加热炉稳定工作的状态下，上述两种方式能够得到较好的自动控制效果。一旦加热炉工况不够稳定，上述两种方式控制效果将大大削弱，无法实现最佳燃烧。之所以国内很多加热炉控制系统无法完全实现自动控制，主要还是受到了某些

5、技术瓶颈限制，主要表现为以下几个方面：（1）自动控制技术无法满足工艺需求。工业生产过程中，工艺是保证产品质量、生产效率的基础。生产工艺与诸多因素相关，包括原材料、设备、操作方法等。部分加热炉自动控制技术与生产工艺格格不入，无法满足工艺需求，使得自动控制效果大大受限。（2）参数检测。要实现加热炉自动控制，需要对相关参数进行准确测定，才能保证控制过程的精确度。例如，在部分加热炉当中会利用氧化锆氧浓度仪表来检测尾气含氧量，以此来判断氧气浓度。然而氧化锆氧浓度仪表寿命并不长、维护较为困难，并且部分尾气当中含有大量杂质，会对检测结果产生影响，这也就

6、意味着无法准确测定尾气含氧量，也就不能构成自动控制闭环，一定程度上制约了自动控制效果。（3）无法构建标准化模型实现自动化控制。加热炉运行过程中涵盖了很多未知参数，包括温度、热工状况等，并且工艺参数会出现一定程度波动，干扰因素较多，很难构建自动化控制标准模型。　　3加热炉电气自动控制主流技术分析　　3.1PLC技术　　PLC（可编程逻辑控制器）是目前在加热炉自动控制过程中应用最为广泛的技术之一。PLC是一种典型的工业控制计算机，其基本结构与微型计算机相同，包括电源、CPU、存储器、输入接口电路、输出接口电路、功能模块及通信模块等。PLC工作

7、过程主要分为三个阶段及输入采样、用户程序执行及输出刷新。输入采样阶段，PLC可通过扫描方式读取输入数据及状态，并将其存入相应单元内；用户程序执行阶段，PLC会按顺序对用户程序进行扫描，并对控制线路（由触点构成）进行逻辑运算，当获得逻辑运算结果后，会对逻辑线圈在RAM中对应的状态进行刷新；输出刷新阶段，CPU会根据I/O映像区对应的状态、数据对输出锁存电路进行刷新，然后再通过输出电路来控制外设。相对于传统继电器逻辑控制系统而言，PLC编程较为简单且功能全面，具有良好的适应性。同时，PLC具有较好的抗干扰性能，控制故障发生率较低。在加热炉运行

8、过程中，装出料、测量及管材等信息数据均可通过PLC及二级计算机系统进行控制，从而实现计算机自动化操作。　　3.2网络信息技术　　近年来，网络信息技术的不断成熟为加热炉自动控制提供了有力的支持。