工业生产中智能仪表对电阻炉温度控制的应用

张天鹏 洛阳单晶硅集团有限责任公司 471000



工业生产中智能仪表对电阻炉温度控制的应用

张天鹏 洛阳单晶硅集团有限责任公司 471000

【文章摘要】

随着科学技术的不断发展以及生产力的提高，对温度进行测控在工业电炉控制中是非常重要的。在运行的过程中要严格控制设定好的温度曲线，因为电源事故导致停止加热或者控制精度下降，最后工业加工就不会成功。所以，以工业电炉为对象，把智能仪表当做控制它的工具，具有一定的实用意义。

【关键词】

工业生产；智能仪表；电阻炉；温度控制

进入新世纪后，计算机技术得到了较快的发展，在工业自动化中计算机技术、通讯技术得到了广泛的应用，同时，工业仪表具有的功能也越来越多。随着新技术的推广，测控仪作为主要的测量工具已经进入数字化、智能化、网络化时代。不仅各种测量和控制的设备进入数字化，同时还可以把分散的控制装置和各类智能仪表通过网络连接起来，让工业生产过程的监控和管理分布得以实现。

1 智能仪表概述

经过较长时间科学技术的进步和生产力的发展，测试和测控技术已日臻完善和成熟。对于物理量和化学量来讲都有和其相适应的测试办法。但是，传统上的测试方法在测量的过程中，要求所测得物理量是静态的，也就意味着测量的对象不可以随着时间的变化而变化或者变化的幅度不能太大，这就对测试的精度产生了较大的影响。随着微电子技术、半导体和计算机网络技术不断的发展，现代测试与控制技术也迅速的发展起来，对于动态量的测量是一种福音。

智能仪表的主体是单片机，就小型仪表来讲，单片机里的储存器需要具有控制功能，主要是要进行复杂的数据处理和复杂的控制，其中监控较大的程序以及需要测量大量的数据，为了实现这些功能就需要对单片机进行拓展储存器。在转换模拟信号之后，进入单片机内部需要通过输入的通道，单片机执行任务是根据键盘输入命令来进行的。通信接口实现功能是通过函数或总线接口与上位机通过智能化测量控制在整个过程中仪器的远程通信是在一个软件程序的控制下完成的，许多程序模块组成了装在仪表内部的监控程序，每个模块都具有特定的功能。例如，达到一定的算法、对某一个中断的服务程序进行继续执行、对来自键盘的命令进行分析和执行。对监控程序中的功能模块进行改进，保证智能测控仪表运行稳定，功能齐全，保证控制精度。

2 智能仪表在温度控制中的应用

2.1智能仪表在温度控制中应用的必要性

电阻炉是一个比较滞后的大惯性系统，影响控制系统的因素有多种，如开关炉门、加热的材料、环境的温度和电源电压的转换等，数学模型是传统的电阻炉温度控制系统建立的基础，对被控对象中的非线性、时变性和随机干扰起不到很好的效果。目前，实验室人员根据烧结温度对电阻炉的输入电压进行调节来实现电阻炉的温度控制，实现的方法有两种：第一种是人为手动的去进行调节，这种方法普遍流行于实验室中，但是这种方法也是比较明显的缺点，在整个过程中实验人员要全程在场，致使人资源的浪费，控制精度依赖于控制人员的操作水平，不能提高控制的精度。第二种控制方法是在主回路采取双向晶闸管装置，和一些简单的仪器结合在一起，让保温可以自动进行，但是要想实现加热，还需要实验者的调节，不能根据给出的升温或者降温速度进行精确的调节。一般来说，国内电阻炉温度控制系统和西方发达国家相比，存在明显的差距，国内普遍使用的是模拟仪表控制，在这个系统中参数的选择需要人为进行的，也就意味着需要给其配备专门的工作人员，不仅浪费劳人力，增加运营成本，而且工作也不精确，如果所处的环境发生变动，就需要对其进行再一次的设置，操作极为繁琐，无法保存以前的控制数据，所以有必要研究基于智能仪表的温度控制系统。

2.2智能仪表在温度控制硬件系统中的应用

2.2.1智能仪表在温度采集功能中的应用

在采集温度系统中，输入的是一种热电偶（K、S、E三选一）和温度补偿二极管通道，转换这些传感器的模拟信号，仪表中使用的A / D转换是公共的，即分时占由A/ D转换。系统中次级输出电压范围为400 ～ 600mV； K型热电偶正常输出电压在0 ～ 75mV之间；K型热电偶可以正常输出电压在0 ～ 75mV之间；S型热电偶可以正常输出得电压在0 ～ 20mV之间。由于不在一个数量级，放大器必须与通道的数据采集和交换实时并快速的调整增益，因此程控放大器的设计增益为1，10和50，对应使用在K、W、S型热电偶上的信号放大。在软件中对增益进行设置，也就是说在一定的或者对应的时间段内增益选择器开关只开通一路。虽然，在开关本身可能也存在一定的电阻，但是不会影响到放大器增益的测量。

2.2.2智能仪表的电源性能

在集散控制系统中比较适用智能温度仪表，所以，给该仪表提供电源的是工业用220V交流电。其性能、要求是：（1）在输入上的要求：AC220V10 %；（2）在输出上的要求：数字电路电源为DC5V / 100mA的采集，放大；DC2.5VA/D参考电压供电等。

2.2.3数据存储器的扩展

在AT89C55芯片内RAM的数据字节是256，一旦系统突然断电，对于一些比较重要信息如温度曲线、控制参数等将会丢失，要是在生产的过程中没有得当的处理方式轻者导致生产终止，严重的会导致生产故障。虽然串行EEPROM的数据没有较高的传输速度，但是其体积小、容量小、引脚也少，因此对于非易失性存储、低速度、低引脚的单片机中是非常适合的。要是把256X8位的串行EEPROM芯片AT24C02上进行外部拓展，对于系统参数、温度曲线可以在一定程度上进行保存，即使在断电的情况下，也可以保证这些关键数据的安全。

3 结束语

进入21世纪后，国内的计算机技术得到了快速的发展，电子计算机技术、通信技术在自动化控制领域使用的越来越广泛，在生产中使用智能仪表对电阻炉温度进行控制是一项比较成熟的技术。虽然国内在这方面的发展和国外相比还有一定程度的差异，但是最近几年国内在这方面的研究也在不断的深入，已经取得了较好的成绩。同时在加大国内自主研发的基础上，对国外的先进技术进行引进，也是比较合适的发展国内相关技术的方法。

【参考文献】

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[4]侯来灵.电加热炉温度智能控制器[J].自动化仪表, 1997.