新疆工業(yè)高等?？茖W校畢業(yè)設計電爐溫度過程控制系統(tǒng)的研究系別：電氣與信息工程系專業(yè)班級：自動化08-37（1）班指導教師：龐曉虹完成日期：2011年6月10日新疆工業(yè)高等專科學校畢業(yè)設計（論文）任務書題目：電爐溫度過程控制系統(tǒng)指導思想和目的：通過畢業(yè)設計，培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識和技能解決問題的本領，鞏固和加深對所學知識的理解；培養(yǎng)學生調(diào)查研究的習慣和工作能力；培養(yǎng)學生建立正確的設計和科學研究的思想，樹立實事求是、嚴肅認真的科學工作態(tài)度。設計任務或主要技術指標：1)額定電壓:380V±10%2)電源頻率:50HZ±1HZ3)電源相數(shù)：三相4)最大控制功率：12KW5)最高輸出電流：50A6)最高輸出電壓：不小于370V7)最高控制溫度：16008)控制精度：不大于設定值的±3設計進度與要求：1）：布置設計任務，深入了解設計內(nèi)容，閱讀參考資料，學習有關內(nèi)容。2）：調(diào)研該學校的實際情況，確定信息點數(shù)目及分布。3）：設計網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。4）：根據(jù)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)選擇設備，估算工程造價。5）：根據(jù)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)選擇設備，估算工程造價。6）：修改完善設計方案并繪制必須的圖紙草圖，編寫設計說明書。7）：修改、打印設計說明書，畫正式圖紙?？偨Y(jié)，準備畢業(yè)答辯，完成答辯。主要參考書及參考資料：［1］劉復華.8098單片機及其應用系統(tǒng)設計[M].清華大學出版社,1991.［2］趙文忠,程啟明.微機控制技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,1993.專業(yè)班級：學生：指導教師：年月日教研室主任（簽名）：系（部）主任（簽名）：年月新疆工業(yè)高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文）評定意見書設計（論文）題目：電爐溫度控制系統(tǒng)的研究專題：電爐溫度控制系統(tǒng)設計者：姓名楊震佳專業(yè)電氣自動化班級08-37（1）班設計時間：2010年3月5日—2010年6指導教師：姓名職稱單位評閱人：姓名職稱單位評定意見：評定成績：指導教師（簽名）：年月日評閱人（簽名）：年月日答辯委員會主任（簽名）：年月日畢業(yè)設計評定意見參考提綱1.學生完成的工作量與內(nèi)容是否符合任務書的要求。2.設計或論文（說明書）的優(yōu)缺點，包括：學生理論水平、獨立實踐工作能力、表現(xiàn)出的創(chuàng)造性和綜合應用能力、勤勉態(tài)度等。3.設計或論文（說明書）中較成功的部分。4.作畢業(yè)設計或論文（說明書）時遇到的困難和問題。摘要自動控制系統(tǒng)在各個領域尤其是工業(yè)領域中有著及其廣泛的應用，溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見的控制類型之一。隨著單片機技術的飛速發(fā)展，通過單片機對被控對象進行控制日益成為今后自動控制領域的一個重要發(fā)展方向。

關鍵詞：電爐；溫度過程控制系統(tǒng)；設計目錄1過程控制系統(tǒng)的簡介 11.1過程控制的基本概念 11.1.1自動控制 11.1.2過程控制 11.1.3過程控制系統(tǒng) 11.2過程控制的發(fā)展與趨勢 11.2.1基地式控制階段（初級階段） 11.2.2單元組合儀表自動化階段 21.2.3計算機控制的初級階段 21．3綜合自動化階段 21.4簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 21.5被控變量的選擇 41.5.1選擇直接參數(shù)作為被控變量 41.5.2選擇間接參數(shù)作為被控變量 41.6控制閥的選擇 51.7控制器正、反作用方式的選擇 52電爐溫度過程控制系統(tǒng) 62.1KSY-12-16(A)電爐溫度控制系統(tǒng) 62.1.1用途和適用范圍: 62.1.2型號的組成及代表意義： 62.1.3使用環(huán)境條件: 62.1.4結(jié)構(gòu)特征: 62.2工作原理簡介 62.2.1系統(tǒng)控制原理 72.2.2控制參數(shù)與被控制參數(shù)的選擇 82.2.3主要技術特性 82.2.4產(chǎn)品特點 92.2.5電爐加熱方式的分類 102.3電爐控制系統(tǒng)的硬件部分 112.3.18031芯片 122.3.28255A芯片 122.3.3ADC0809轉(zhuǎn)換器 132.3.4ADC0809與MCS-51系列單片機的接口方法 162.3.5溫度檢測元件及變送器、ADC的選擇 162.3.6IC集成溫度傳感器 182.3.7接口芯片的擴展 182.3.8溫度控制電路 182.2.9控制與顯示方法分析 192.4電爐控制系統(tǒng)的軟件部分 192.5電阻加熱爐基本結(jié)構(gòu)及型式 192.6設備的安裝 212.7使用方法 222.8面板示意圖 23總結(jié) 24謝辭 25參考文獻 26電爐溫度控制系統(tǒng)的研究PAGE11過程控制系統(tǒng)的簡介1.1過程控制的基本概念1.1.1自動控制在沒有人的直接參與下，利用控制裝置操縱生產(chǎn)機器、設備或生產(chǎn)過程，使表征其工作狀態(tài)的物理參數(shù)（狀態(tài)變量）盡可能接近人們的期望值（即設定值）的過程，稱為自動控制。1.1.2過程控制對生產(chǎn)過程所進行的自動控制，稱為過程控制。也可采用前面的表述方法：凡是采用模擬或數(shù)字控制方式對生產(chǎn)過程的某一或某些物理參數(shù)進行的自動控制通稱為過程控制。1.1.3過程控制系統(tǒng)隨著人們物質(zhì)生活水平的提高以及市場競爭的日益激烈，產(chǎn)品的質(zhì)量和功能也向更高的檔次發(fā)展，制造產(chǎn)品的工藝過程變得越來越復雜，為滿足優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，以及安全生產(chǎn)、保護環(huán)境等要求，做為工業(yè)自動化重要分支的過程控制的任務也愈來愈繁重。在現(xiàn)代工業(yè)控制中,過程控制技術是一歷史較為久遠的分支。在本世紀30年代就已有應用。過程控制技術發(fā)展至今天,在控制方式上經(jīng)歷了從人工控制到自動控制兩個發(fā)展時期。在自動控制時期內(nèi)，過程控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個發(fā)展階段,它們是：分散控制階段,集中控制階段和集散控制階段。幾十年來，工業(yè)過程控制取得了驚人的發(fā)展，無論是在大規(guī)模的結(jié)構(gòu)復雜的工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在傳統(tǒng)工業(yè)過程改造中，過程控制技術對于提高產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)省能源等均起著十分重要的作用。目前，過程控制正朝高級階段發(fā)展，不論是從過程控制的歷史和現(xiàn)狀看，還是從過程控制發(fā)展的必要性、可能性來看，過程控制是朝綜合化、智能化方向發(fā)展，即計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)：以智能控制理論為基礎，以計算機及網(wǎng)絡為主要手段，對企業(yè)的經(jīng)營、計劃、調(diào)度、管理和控制全面綜合，實現(xiàn)從原料進庫到產(chǎn)品出廠的自動化、整個生產(chǎn)系統(tǒng)信息管理的最優(yōu)化。為了實現(xiàn)過程控制，以控制理論和生產(chǎn)要求為依據(jù)，采用模擬儀表、數(shù)字儀表或微型計算機等構(gòu)成的控制總體，稱為過程控制系統(tǒng)。1.2過程控制的發(fā)展與趨勢從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，過程控制已經(jīng)經(jīng)歷了四個階段。1.2.1基地式控制階段（初級階段）20世紀50年代，生產(chǎn)過程自動化主要是憑生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，局限于一般的控制元件及機電式控制儀器，采用比較笨重的基地式儀表（如自力式溫度控制器、就地式液位控制器等），實現(xiàn)生產(chǎn)設備就地分散的局部自動控制。1.2.2單元組合儀表自動化階段20世紀60年代出現(xiàn)了單元組合儀表組成的控制系統(tǒng)，單元組合儀表有電動和氣動兩大類。所謂單元組合，就是把自動控制系統(tǒng)儀表按功能分成若干單元，依據(jù)實際控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的需要進行適當?shù)慕M合。因此單元組合儀表使用方便、靈活。單元組合儀表已延續(xù)30多年，目前國內(nèi)還廣泛應用。由單元組合儀表組成的控制系統(tǒng)，其控制策略主要是PID控制和常用的復雜控制系統(tǒng)（如串級、均勻、比值、前饋、分程和選擇性控制等）。1.2.3計算機控制的初級階段20世紀70年代出現(xiàn)了計算機控制系統(tǒng)，最初是直接數(shù)字控制（DDC）實現(xiàn)集中控制，代替常規(guī)的控制儀表。但由于集中控制的固有缺陷，未能普及與推廣就被集散控制系統(tǒng)（DCS）所代替。DCS在硬件上將控制回路分散化，數(shù)據(jù)顯示、實時監(jiān)督等功能集中化，有利于安全平穩(wěn)生產(chǎn)。就控制策略而言，DCS仍以簡單PID控制為主，再加上一些復雜的控制算法，并沒有充分發(fā)揮計算機的功能和控制水平。1．3綜合自動化階段20世紀80年代以后出現(xiàn)二級優(yōu)化控制，在DCS的基礎上實現(xiàn)先進控制和優(yōu)化控制。在硬件上采用上位機和DCS（或電動單元組合儀表）相結(jié)合，構(gòu)成二級計算機優(yōu)化控制。當前自動控制系統(tǒng)發(fā)展的一些主要特點是：生產(chǎn)裝置實施先進控制成為發(fā)展主流；過程優(yōu)化受到普遍關注；傳統(tǒng)的DCS正在走向國際統(tǒng)一標準的開放式系統(tǒng)；綜合自動化系統(tǒng)（DIPS）是發(fā)展方向綜合自動化系統(tǒng)，就是包括生產(chǎn)計劃和調(diào)度、操作優(yōu)化、先進控制和基層控制等內(nèi)容的遞階控制系統(tǒng)，亦稱管理控制一體化系統(tǒng)（簡稱管控一體化系統(tǒng)）。這類自動化及其網(wǎng)絡來實現(xiàn)的，因此也稱為計算機集成過程系統(tǒng)（CIPS）。這里“計算機集成”指出了它的組成特性，“過程系統(tǒng)”指明了它的工作對象，正好與計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）相對應，有人也稱為過程工業(yè)的CIMS?？梢哉J為，綜合自動化是當代工業(yè)自動化為主要潮流。它以整體優(yōu)化為目標，以計算機為主要技術工具，以生產(chǎn)過程的管理和控制的自動化為主要內(nèi)容，將各個自動化“孤島”綜合集成為一個整體的系統(tǒng)。1.4簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成所謂簡單控制系統(tǒng)，通常是指一個測量變送器、一個控制器、一個執(zhí)行器和一個被控對象所構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)，也稱為單回路控制系統(tǒng)。單回路控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單，所需的自動化裝置數(shù)量少，操作維護也比較方便，因此在化工自動化中使用很普遍，這類系統(tǒng)占控制回路的絕大多數(shù)。簡單、可靠、經(jīng)濟與保證效果是方案設計的基本準則。單回路控制系統(tǒng)是復雜控制系統(tǒng)的基礎，學會了單回路控制系統(tǒng)的工程分析、設計的處理方法，認識到系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)對控制質(zhì)量的影響，并了解系統(tǒng)設計的一般原則后，就可以聯(lián)系實際，處理其他更復雜的系統(tǒng)設計問題。單回路過程控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)如圖1-1所示溫度控制系統(tǒng)是單回路過程控制系統(tǒng)。此圖為蒸汽換熱器的溫度控制系統(tǒng)，T表示被加熱物料的出口溫度，是該控制系統(tǒng)的被控變量。蒸汽流量是操縱變量。該控制系統(tǒng)由蒸汽轉(zhuǎn)換器、溫度檢測元件及溫度變送器TT、溫度控制器TC和蒸汽流量控制閥組成。控制的目標是通過改變進入換熱器的載熱體（蒸汽）的流量，將換熱器出口物料的溫度維持在工藝規(guī)定的數(shù)值上。通過改變蒸汽流量以控制被加熱物料的出口溫度是工業(yè)生產(chǎn)中最為常見的換熱器控制方案。換熱器換熱器TCTT圖1-1溫度控制系統(tǒng)如圖2-2所示簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單，所需的自動化裝置數(shù)量少，投資低，操作維護也比較方便，而且在一般情況下，都能滿足控制質(zhì)量的要求。因此，簡單控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應用，生產(chǎn)過程中70%以上的控制系統(tǒng)是簡單控制系統(tǒng)。測量變送裝置擾動通道被控對象執(zhí)行器控制器測量變送裝置擾動通道被控對象執(zhí)行器控制器 圖2-2簡單控制系統(tǒng)方框圖1.5被控變量的選擇被控變量的選擇是控制系統(tǒng)設計的核心問題，被控變量選擇的正確與否是決定控制系統(tǒng)有無價值的關鍵。對于任何一個控制系統(tǒng)，總是希望其能夠在穩(wěn)定生產(chǎn)操作、增加產(chǎn)品產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證生產(chǎn)安全及改善勞動條件等方面發(fā)揮作用，如果被控變量選擇不當，配備再好的自動化儀表，使用再復雜、先進的控制規(guī)律也是無用的，都不能達到預期的控制效果。另一方面，對于一個具體的生產(chǎn)過程，影響其正常操作的因素往往有很多個，但并非所有的影響因素都有加以自動控制。所以，設計人員必須深入實際，調(diào)查研究，分析工藝，從生產(chǎn)過程對控制系統(tǒng)的要求出發(fā)，找出影響生產(chǎn)的關鍵變量作為被控變量。根據(jù)被控變量與成產(chǎn)過程的關系，可將其分為兩種類型的控制型式：直接參數(shù)控制與間接參數(shù)控制。1.5.1選擇直接參數(shù)作為被控變量能直接反應生產(chǎn)過稱中產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，以及安全運行的參數(shù)的稱為直接參數(shù)。大多數(shù)情況下，被控變量的選擇往往是顯而易見的。對于溫度、壓力、流量、液位為操作指標的生產(chǎn)過程，很明顯被控變量就是溫度、壓力、流量、液位。1.5.2選擇間接參數(shù)作為被控變量質(zhì)量指標是產(chǎn)品質(zhì)量的直接反應，因此，選擇質(zhì)量標準作為被控變量應是首先要進行考慮的。如果工藝上是按質(zhì)量指標進行操作的，理應以產(chǎn)品質(zhì)量作為被控變量進行控制，但是，采用質(zhì)量指標作為被控變量，必然要涉及產(chǎn)品成分或物性參數(shù)（如密度、黏度等）的測量問題，這就是需要用到成分分析儀表和物性參數(shù)測量儀表。1.6控制閥的選擇氣動薄膜控制閥選用得正確與否是很重要的。選用控制閥的結(jié)構(gòu)類型時，要根據(jù)操縱介質(zhì)的工藝條件（如溫度、壓力、流量等）、介質(zhì)的物理和化學性質(zhì)（如黏度、腐蝕性、毒性、介質(zhì)狀態(tài)型式等）、控制系統(tǒng)的不同要求及安裝地點等因素來選取。1.7控制器正、反作用方式的選擇控制器正、反作用方式的選擇原則是：所選控制器的作用方式，應使控制系統(tǒng)構(gòu)成閉環(huán)負反饋。為保證構(gòu)成負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，必須滿足:控制器、執(zhí)行器、被控過程三者的作用符號相乘為負。則控制器正、反作用方式的選擇判別式為（控制器±）×（執(zhí)行器±）×（被控過程±）=“-”控制系統(tǒng)投運，就是將系統(tǒng)由手動工作狀態(tài)切換到自動工作狀態(tài)。在系統(tǒng)投運之前必須要進行全面細致的檢查和準備工作。熟悉控制系統(tǒng)的投運次序和步驟，掌握控制系統(tǒng)故障原因的分析法，并能采取切實有效的方法排除系統(tǒng)或儀表故障，是儀表維護、維修人員的基本功。2電爐溫度過程控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)在各個領域尤其是工業(yè)領域中有著及其廣泛的應用，溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見的控制類型之一。KSY型電爐溫度控制電流輸出為調(diào)控型，適用于以硅碳棒(管)加熱型電爐。2.1KSY-12-16(A)電爐溫度控制系統(tǒng)2.1.1用途和適用范圍:KSY-12-16(A)控制器是1300℃電爐的配套設備，它可對電爐內(nèi)的溫度進行測量、顯示、控制，可使爐膛內(nèi)的溫度自動保持恒溫。KSY-12-16(A)控制器主要與6-13、8-13、10-13等型號產(chǎn)品箱式電阻爐配套使用。2.1.2型號的組成及代表意義：KSY-12-16(A)控制器各符號的代表意義：

K—控制器

S—實驗電阻爐

Y—可控硅移相控制

12—最大控制功率12KW

16—最高控制溫度1600℃

A—智能溫控儀表，PID控制2.1.3使用環(huán)境條件:1)環(huán)境溫度:5~40℃2)相對濕度:不大于80%3)周圍無導電塵埃、爆炸性氣體及能嚴重破壞金屬和絕緣的腐蝕性氣體。4)沒有明顯的震動和顛簸5)垂直放置、傾斜度不大于5度。2.1.4結(jié)構(gòu)特征:KSY-12-16(A)控制器為柜式結(jié)構(gòu),外殼由鋼板沖壓折制焊接成型。外殼表面采用高強度的靜電噴涂工藝，漆膜光滑牢固，控制面板采用PVC軟面板，造型美觀?？刂破鞯那昂缶O有可打開的門，方便維修。前面板裝有電壓表、電流表、溫控儀表、電源鎖式開關、啟動、停止按鈕開關、功率調(diào)節(jié)電位器及三相電源相序顯示器。2.2工作原理簡介KSY-12-16(A)控制器控制系統(tǒng)的主回路采用了可控硅移相集成電路。該電路的移相范圍大于170度。它具有鋸齒波線性好，控制調(diào)節(jié)方便，并有失交保護等優(yōu)點，使用可靠性高。其工作原理為：熱電偶將電爐內(nèi)部的毫伏電壓值進行比較，使爐膛內(nèi)的溫度保持恒溫。作為PID調(diào)節(jié)信號輸出控制主回路的執(zhí)行元件，輸出功率的調(diào)節(jié)是經(jīng)過脈沖觸發(fā)電路板的移相集成電路的移相輸入端輸入移相電壓，控制可控硅導通角的大小，導通角越大，輸出到電阻爐兩端的交流就會越高，電爐的輸出功率也就增大，爐溫上升；反之，導通角減小，電阻爐輸入功率減??；爐溫偏差為零時，可控硅保持在一定的導通角，電阻爐輸入一定的功率，使電爐內(nèi)的加熱元件加熱，來控制輸出電壓和輸出電流滿足輸出功率的要求，從而達到用戶所需要的爐膛溫度。2.2.1系統(tǒng)控制原理

整個控制系統(tǒng)是由溫度、電壓和電流3個PID調(diào)節(jié)器組成的三環(huán)系統(tǒng),控制原理如圖2-1所示。加熱到所需的溫度。

圖2-1系統(tǒng)控制原理框圖溫度自動調(diào)節(jié)器由溫度誤差PID調(diào)節(jié)器、功率與速度的匹配、負載的匹配、功率與電壓的換算等4部分組成。溫度自動調(diào)節(jié)器如圖2-2所示。圖2-2溫度自動調(diào)節(jié)器2.2.2控制參數(shù)與被控制參數(shù)的選擇1.被控制參數(shù)的選擇根據(jù)設計要求，生產(chǎn)工藝對溫度控制系統(tǒng)設計的要求是被加熱物料經(jīng)加熱器用三相調(diào)功器驚醒加熱后，要求其出口溫度為某一定值，故選擇熱物料出口溫度為被控制參數(shù)。2.控制參數(shù)的選擇影響加熱器出口溫度的因素有：材料的加入、輸送的電阻爐兩端的交流電壓的波動等，材料的加入變化不大，故可以近似認為不變，輸送到電阻爐兩端的交流電壓變化的波動，若輸送達到電阻爐兩端的交流電流的波動不大，其電流對出口溫度影響不大，因此，選擇輸送到電阻爐兩端的交流電流作為控制參數(shù)。2.2.3主要技術特性1)額定電壓:380V±10%2)電源頻率:50HZ±1HZ3)電源相數(shù)：三相4)最大控制功率：12KW5)最高輸出電流：50A6)最高輸出電壓：不小于370V7)最高控制溫度：16008)控制精度：不大于設定值的±39)外形尺寸（mm），（寬×深×高）：510×300×1000

10)重量：Kg2.2.4產(chǎn)品特點由于電爐的加熱元件以硅碳棒為主，其加熱元件的冷態(tài)和熱態(tài)時的電阻值相差較大，在長期使用中硅碳棒的電阻值將逐漸變大。因此本控制器的輸出功率可以調(diào)節(jié)以滿足硅碳棒老化后電阻爐的正常使用。溫度的顯示為數(shù)字式顯示。控制溫度為自動控溫。因此本控制器具有溫度控制和功率調(diào)節(jié)兩種功能。爐溫自動控制原理溫控系統(tǒng)主要由溫度傳感器、溫度調(diào)節(jié)儀、執(zhí)行裝置、被控對象四個部分組成。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(diào)節(jié)器的執(zhí)行器。執(zhí)行器的特性：電爐的溫度調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)劑(供電能源)的斷續(xù)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。調(diào)節(jié)加熱爐的溫度，在工業(yè)上是通過在設定周期范圍內(nèi)，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(nèi)通斷時間的比例，來調(diào)節(jié)負載兩端交流平均電壓即負載功率，這就是通常所說的調(diào)功器或周波控制器；調(diào)功器是在電源電壓過零時觸發(fā)晶閘管導通的，所以負載上得到的是完整的正弦波，調(diào)節(jié)的只是設定周期Tc內(nèi)導通的電壓周波。根據(jù)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(xù)改變熱源能量的大小，使爐溫穩(wěn)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(diào)節(jié)規(guī)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(diào)節(jié)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(diào)節(jié)電阻爐的熱功率，從而實現(xiàn)對爐溫的控制。按照偏差的比例、積分和微分產(chǎn)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。系統(tǒng)控制程序采用兩重中斷嵌套方式設計。首先使T0計數(shù)器產(chǎn)生定時中斷，作為本系統(tǒng)的采樣周期。在中斷服務程序中啟動A/D，讀入采樣數(shù)據(jù)，進行數(shù)字濾波、上下限報警處理，PID計算，然后輸出控制脈沖信號。脈沖寬度由T1計數(shù)器溢出中斷決定。在等待T1中斷時，將本次采樣值轉(zhuǎn)換成對應的溫度值放入顯示緩沖區(qū)，然后調(diào)用顯示子程序。從T1中斷返回后，再從T0中斷返回主程序并且、繼續(xù)顯示本次采樣溫度，等待下次T0中斷。1)二位式調(diào)節(jié)--它只有開、關兩種狀態(tài)，當爐溫低于限給定值時執(zhí)行器全開；當爐溫高于給定值時執(zhí)行器全閉。（執(zhí)行器一般選用接觸器）2）三位式調(diào)節(jié)--它有上下限兩個給定值，當爐溫低于下限給定值時招待器全開；當爐溫在上、下限給定值之間時執(zhí)行器部分開啟；當爐溫超過上限給定值時執(zhí)行器全閉。（如管狀加熱器為加熱元件時，可采用三位式調(diào)節(jié)實現(xiàn)加熱與保溫功率的不同）3）比例調(diào)節(jié)（P調(diào)節(jié)）--調(diào)節(jié)器的輸出信號（M）和偏差輸入（e）成比例。即：M=ke式中：K比例系數(shù)比例調(diào)節(jié)器的輸入、輸出量之間任何時刻都存在--對應的比例關系，因此爐溫變化經(jīng)比例調(diào)節(jié)達到平衡時，爐溫不能加復到給定值時的偏差--稱“靜差”4）比例積分（PI）調(diào)節(jié)--為了“靜差”，在比例調(diào)節(jié)中添加積分（I）調(diào)節(jié)積分，調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)器的輸出信號與偏差存在隨時間的增長而增強，直到偏差消除才無輸出信號，故能消除“靜差”比例調(diào)節(jié)和積分調(diào)節(jié)的組合稱為比例積分調(diào)節(jié).5)比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)--比例積分調(diào)節(jié)會使調(diào)節(jié)過程增長，溫度的波動幅值增大，為此再引入微分（D）調(diào)節(jié)。微分調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)器的輸出與偏差對時間的微分成比例，微分調(diào)節(jié)器在溫度有變化“苗頭”時就有調(diào)節(jié)信號輸出，變化速度越快、輸出信號越強，故能加快調(diào)節(jié)速度，降低溫度波動幅度，比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)的組合稱為比例積分微分調(diào)節(jié)。（一般采用晶閘管調(diào)節(jié)器為執(zhí)行器）。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的運行情況，這種控溫方法，精度比較高，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，滿足生產(chǎn)的實際需要。主要設備:熱電偶或熱電阻,智能PID溫控儀,可控硅觸發(fā)調(diào)功器等。2.2.5電爐加熱方式的分類

電阻爐按熱量產(chǎn)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(nèi)部有專用的電阻材料做的發(fā)熱元件。電流通過加熱元件時產(chǎn)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(fā)熱達到加熱效果。工業(yè)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。

1.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(zhuǎn)換為熱能，按焦耳楞次定律：Q＝0．2412RtQ—熱能，卡；I一電流，安9R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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)上是使電能轉(zhuǎn)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。2.硅碳棒碳棒是選用綠化優(yōu)質(zhì)碳化硅材料為主要原料，經(jīng)輕加工制呸、高溫硅化、在結(jié)晶而成的棒狀的非金屬高溫電熱元件。該元件與金屬電熱元件相比，具有使用溫度高、抗氧化、耐腐蝕、壽命長、變形微、安裝維修方便等優(yōu)點。硅碳棒具有較大的比電阻，在空氣中加熱，發(fā)熱部表面溫度可以達到1450℃；從室溫到800℃為負值，（1）硅碳棒在空氣中被加熱后，表面形成致密的氧化硅膜，變成抗氧化的保護膜，起到延長壽命的作用。近年來，開發(fā)了各種涂層以防止硅碳棒裂化，用于有各種氣體的爐內(nèi)。（2）給硅碳棒加的電流量越大，硅碳棒的表面溫度越高。建議使用盡量小的表面負荷密度（功率）。請注意硅碳棒冷端記載的數(shù)值為空氣中1000℃（3）連續(xù)使用硅碳棒時，希望緩速增加電阻以維持長壽命。（4）硅碳棒盡可能并聯(lián)。如果硅碳棒阻值不同，串聯(lián)時電阻高的硅碳棒負荷集中，導致某一個硅碳棒電阻快速增加，壽命變短（5）硅碳棒的溫度分布特性，新出貨時的檢查規(guī)格為在有效發(fā)熱長度內(nèi)為Δ60℃以內(nèi)才算合格，當然溫度分布會隨著其老化而變大的，最終可能達到200（6）硅碳棒隨著使用溫度越高壽命為越短，因此在爐膛溫度超1400℃以后，氧化速度加快，壽命縮短，使用中注意盡量不要讓硅碳棒表面溫度過高2.3電爐控制系統(tǒng)的硬件部分溫度調(diào)節(jié)儀是控溫系統(tǒng)的核心部分，采用單片機控制，實現(xiàn)智能化，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，具體是由8031單片機、16K電擦寫程序存貯器、鍵盤及顯示器接口電路以及并形I/O芯片8255等組成。它把傳感器送來的溫度信號進行放大、比較、運算后，輸出控制信號，觸發(fā)執(zhí)行裝置，實現(xiàn)溫度的自動控制，同時還實現(xiàn)多種溫度傳感器的轉(zhuǎn)換、調(diào)零、調(diào)幅的軟調(diào)整等功能。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，溫度傳感器信號應采用屏蔽線單獨接地，此外，對主機亦采用電磁屏蔽措施，以防止其它的電磁干擾。2.3.18031芯片MCS-51系列單片機是美國Intel公司開發(fā)的8位單片機，又可以分為多個子系列。MCS-51系列單片機共有40條引腳，包括32條I/O接口引腳、4條控制引腳、2條電源引腳、2條時鐘引腳。引腳說明：P0.0～P0.7：P0口8位口線，第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為存儲器擴展時的地址/數(shù)據(jù)復用口。P1.0～P1.7：P1口8位口線，通用I/O接口無第二功能。P2.0～P2.7：P2口8位口線，第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為存儲器擴展時傳送高8位地址。P3.0～P3.7：P3口8位口線，第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為為單片機的控制信號。ALE/PROG：地址鎖存允許/編程脈沖輸入信號線（輸出信號）。PSEN：片外程序存儲器開發(fā)信號引腳（輸出信號）。EA/Vpp：片外程序存儲器使用信號引腳/編程電源輸入引腳。RST/VPD：復位/備用電源引腳。2.3.28255A芯片8255A芯片是Intel公司生產(chǎn)的可編程輸入輸出接口芯片,它具有3個8位的并行I/O口,具有三種工作方式,可通過程序改變其功能,因而使用靈活,通用性強,可作為單片機與多種外圍設備連接時的中間接口電路。8255有三種基本工作方式，三種工作方式由工作方式控制字決定,方式控制字由CPU通過輸入/輸出指令來提供.三個端口中PC口被分為兩個部分,上半部分隨PA口稱為A組,下半部分隨PB口稱為B組.其中PA口可工作與方式0、1和2，而PB口只能工作在方式0和1。8255共有40個引腳,采用雙列直插式封裝,各引腳功能如下：D0--D7：三態(tài)雙向數(shù)據(jù)線,與單片機數(shù)據(jù)總線連接,用來傳送數(shù)據(jù)信息。CS：片選信號線，低電平有效，表示芯片被選中。RD：讀出信號線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的讀出。WR：寫入信號線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的寫入。Vcc：+5V電源。A0--PA7：A口輸入/輸出線。PB0--PB7：B口輸入/輸出線。PC0--PC7：C口輸入/輸出線。RESET：復位信號線。A1、A0：地址線，用來選擇8255內(nèi)部端口。GND：地線。圖2-38255方框圖設周期Tc內(nèi)導通的周期的波數(shù)為n，每個周波的周期為T，則調(diào)功器的輸出功率為P=n×T×Pn/Tc，Pn為設定周期Tc內(nèi)電壓全通過時裝置的輸出功率。2.3.3ADC0809轉(zhuǎn)換器ADC0809是一種比較典型的8位8通道逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，CMOS工藝，可實現(xiàn)8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關，以及相應的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時間為100μs左右，采用雙排28引腳封裝，其引腳說明如下：IN0～IN7：8路模擬量輸入通；ADDA～ADDC：地址線用于選擇模擬量輸入通道；ALE：地址鎖存允許信號；START：轉(zhuǎn)換啟動信號；D0～D7：數(shù)據(jù)輸出線；OE：輸出允許信號，低電平允許轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出；CLOCK：時鐘信號輸入引腳，通常使用500KHz；EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，為0代表正在轉(zhuǎn)換，1代表轉(zhuǎn)換結(jié)束；Vcc：＋5V電壓；VREF（＋）、VREF（－）：參考電壓。ADC0809八位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器是一種單片CMOS器件，包括8位模擬轉(zhuǎn)換器、8通道轉(zhuǎn)換開關和與微處理器兼容的控制邏輯。8路轉(zhuǎn)換開關能直接連通8個單端模擬信號中的任何一個。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。圖2-圖2-4ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.ADC0809主要性能●逐次比較型●CMOS工藝制造●單電源供電●無需零點和滿刻度調(diào)整 ●具有三態(tài)鎖存輸出緩沖器，輸出與TTL兼容●易與各種微控制器接口●具有鎖存控制的8路模擬開關●分辨率：8位●功耗：15mW●最大不可調(diào)誤差小于±1LSB（最低有效位）●轉(zhuǎn)換時間（）128us●轉(zhuǎn)換精度：●ADC0809沒有內(nèi)部時鐘，必須由外部提供，其范圍為10～1280kHz。典型時鐘頻率為640kHz2.引腳排列及各引腳的功能，引腳排列如圖2-5所示。圖2-5引腳圖各引腳的功能如下：IN0～IN7：8個通道的模擬量輸入端?？奢斎?～5V待轉(zhuǎn)換的模擬電壓。D0～D7：8位轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。A、B、C：通道選擇端。當CBA=000時，IN0輸入；當CBA=111時，IN7輸入。ALE：地址鎖存信號輸入端。該信號在上升沿處把A、B、C的狀態(tài)鎖存到內(nèi)部的多路開關的地址鎖存器中，從而選通8路模擬信號中的某一路。START：啟動轉(zhuǎn)換信號輸入端。從START端輸入一個正脈沖，其下降沿啟動ADC0809開始轉(zhuǎn)換。脈沖寬度應不小于100～200ns。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。啟動A/D轉(zhuǎn)換時它自動變?yōu)榈碗娖健E：輸出允許端。CLK：時鐘輸入端。ADC0809的典型時鐘頻率為640kHz，轉(zhuǎn)換時間約為100μs。REF(-)、REF(+)：參考電壓輸入端。ADC0809的參考電壓為＋5V。VCC、GND：供電電源端。ADC0809使用＋5V單一電源供電。當ALE為高電平時，通道地址輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存，并譯碼。在START上升沿時，所有的內(nèi)部寄存器清零，在下降沿時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換，此期間START應保持低電平。在START下降沿后10us左右，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號變?yōu)榈碗娖?，EOC為低電平時，表示正在轉(zhuǎn)換，為高電平時，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。OE為低電平時，D0～D7為高阻狀態(tài)，OE為高電平時，允許轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。2.3.4ADC0809與MCS-51系列單片機的接口方法ADC0809與8051單片機的硬件接口有3種形式，分別是查詢方式、中斷方式和延時等待方式，本設計中選用中斷接口方式。由于ADC0809無片內(nèi)時鐘，時鐘信號可由單片機的ALE信號經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得。ALE引腳得脈沖頻率是8051時鐘頻率的1/6。由于ADC0809內(nèi)部設有地址鎖存器，所以通道地址由P0口的低3位直接與ADC0809的A、B、C相連。通道基本地址為0000H～0007H。其對應關系如表2-1所示。CBA選擇的通道000001010011100101110111IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7如表2-1控制信號：將P2.7作為片選信號，在啟動A/D轉(zhuǎn)換時，由單片機的寫信號和P2.7控制ADC的地址鎖存和啟動轉(zhuǎn)換。由于ALE和START連在一起，因此ADC0809在鎖存通道地址的同時也啟動轉(zhuǎn)換。2.3.5溫度檢測元件及變送器、ADC的選擇溫度檢測元件及變送器的選擇要考慮溫度控制范圍及精度要求。對于0~1000℃的測量范圍，采用熱電偶，如鎳鉻熱電偶，分度號為EU，其輸出信號為0~41.32mV，經(jīng)毫伏變送器，輸出0~10mA，然后再經(jīng)過電流——電壓變換電路轉(zhuǎn)換為0~5V電壓信號。為了提高測量精度，可將變送器進行零點遷移，例如溫度測量范圍改為400~1000℃，熱電偶給出16.4~41.32mV時，使變送器輸出0~10mV，這樣使用8位A/D轉(zhuǎn)換器，能使量化誤差達到±轉(zhuǎn)換速度是指完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需時間的倒數(shù)，是一個很重要的指標。A/D轉(zhuǎn)換器型號不同，轉(zhuǎn)換速度差別很大。通常，8位逐次比較式ADC的轉(zhuǎn)換時間為100us左右。由于本系統(tǒng)的控制時間允許，可選8位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0809是TI公司生產(chǎn)的8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括一個8位的逼近型的ADC部分，并提供一個8通道的模擬多路開關和聯(lián)合尋址邏輯，為模擬通道的設計提供了很大的方便。用它可直接將8個單端模擬信號輸入，分時進行A/D轉(zhuǎn)換，在多點巡回監(jiān)測、過程控制等領域中使用非常廣泛,所以本設計中選用該芯片作為A/D轉(zhuǎn)換電路的核心。1.熱電偶利用不同金屬的熱效應，產(chǎn)生電勢差，其溫度范圍很寬，一般用來測量幾百度的溫度。熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點是：①測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。②測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可邊續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+③構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。（1）熱電偶測溫基本原理兩種不同材質(zhì)的導體，如在某點互相連接在一起，對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現(xiàn)電位差。這個電位差的數(shù)值與不加熱部位測量點的溫度有關，和這兩種導體的材質(zhì)有關。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測量這個電位差，再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導體，所以稱之為“熱電偶”。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時，輸出電位差的變化量。對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數(shù)值大約在5～40mV／℃熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶的靈敏度與材料的粗細無關，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有極高的響應速度，可以測量快速變化的過程。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統(tǒng)一設計型熱電偶2.3.6IC集成溫度傳感器全數(shù)字化讀取，必須配合單片機使用，可以連接成網(wǎng)絡使用，三線即可讀取溫度，電源、地、數(shù)據(jù)。2.3.7接口芯片的擴展由于本系統(tǒng)既要顯示、報警、鍵盤輸入，又要進行控制，所以系統(tǒng)在8031系統(tǒng)中擴展了一片8155，它有三個8位I/O口，256字節(jié)的RAM，可以作為外部數(shù)據(jù)存儲器供系統(tǒng)使用，8031的P2.1接8155的CE，P2.0接8155的IO/M，當P2.1＝0，P2.0＝1時，選中8155片內(nèi)的三個I/O端口，其口地址如下：0100H〖〗命令狀態(tài)寄存器0101H〖A〗口0102H〖B〗口0103H〖C〗口或控制口寄存器0104H，計數(shù)值低八位0105H，計數(shù)值高八位和方式寄存器。當P2.2＝0時，選中ADC0809（允許啟動各通道轉(zhuǎn)換與讀取相應的轉(zhuǎn)換結(jié)果）。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC經(jīng)倒相后接至單片機的外部中斷INT1（P3.3），當P3.3＝0時，說明轉(zhuǎn)換結(jié)束。我們選用0通道作為輸入，把0809視為一個地址為03F8H的外部數(shù)據(jù)存儲單元，對其寫數(shù)據(jù)時，8031的WR信號使ALE和START有效，將74LS373鎖存的地址低三位存入0809，并啟動ADC0809，D9EOC為低電平時，A/D轉(zhuǎn)換正在進行，當EOC為高電平時，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，8031可以讀如轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)。（1）74LS373芯片74LS373是帶有三態(tài)門的八D鎖存器，當使能信號線OE為低電平時，三態(tài)門處于導通狀態(tài)，允許1Q-8Q輸出到OUT1-OUT8，當OE端為高電平時，輸出三態(tài)門斷開，輸出線OUT1-OUT8處于浮空狀態(tài)。G稱為數(shù)據(jù)打入線，當74LS373用作地址鎖存器時，首先應使三態(tài)門的使能信號OE為低電平，這時，當G端輸入端為高電平時，鎖存器輸出（1Q-8Q）狀態(tài)和輸入端（1D-8D）狀態(tài)相同；當G端從高電平返回到低電平（下降沿）時，輸入端（1D-8D）的數(shù)據(jù)鎖入1Q-8Q的八位鎖存器中。當用74LS373作為地址鎖存器時，它們的G端可直接與單片機的鎖存控制信號端ALE相連，在ALE下降沿進行地址鎖存。引腳說明如下：D0～D7：鎖存器8位數(shù)據(jù)輸入線Q0～Q7：鎖存器8位數(shù)據(jù)輸出線GND：接地引腳Vcc：電源引腳，＋5V有效OE：片選信號引腳G：鎖存控制信號輸入引腳。2.3.8溫度控制電路溫度控制電路采用晶閘管調(diào)功方式。雙向晶閘管串在50Hz交流電源和加熱絲電路中，只要在給定周期里改變晶閘管開關的接通時間的脈沖信號即可。這可以用一條I/O線，通過程序輸出控制脈沖。為了達到過零觸發(fā)的目的，需要交流電過零檢測電路。此電路輸出對應于50Hz交流電壓過零時刻的脈沖，作為觸發(fā)雙向晶閘管的同步脈沖，使晶閘管，在交流電壓過零時刻導通。電壓比較器LM311將50HZ正弦交流電壓變成方波。方波上升沿和下降沿分別作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)信號，單穩(wěn)觸發(fā)器輸出的窄脈沖經(jīng)二極管或門混合，就得到對應于220V市電過零時刻的同步脈沖。此脈沖一路作為觸發(fā)同步脈沖加到溫控電路，一路作為計數(shù)脈沖加到單片機8031的P3.4和P3.5輸入端。2.2.9控制與顯示方法分析用單片機作為這一控制系統(tǒng)的核心，接受來自ADC0809的數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后通過串口傳送，由于系統(tǒng)功能簡單，鍵盤僅由兩個開關和一個外部中斷端組成，完成采樣通道的選擇，單片機通過接口芯片與LED數(shù)碼顯示器相連，驅(qū)動顯示器顯示相應通道采集到的數(shù)據(jù)。2.4電爐控制系統(tǒng)的軟件部分系統(tǒng)軟件采用中斷方式編程，主要部分是時鐘中斷程序，主要由輸入處理程序、控制算法程序、顯示處理、輸出處理和自診斷程序等組成，儀表通電啟動后，初始化程序進行時間給定，每隔500ms時鐘中斷一次，中斷后進入時鐘中斷處理。對于純滯后，大慣性環(huán)節(jié)控制對象，一般采用積分分離PID控制算法。在一般的PID控制中，當系統(tǒng)有較大的擾動或設定值較大幅度提降時，由于偏差較大及系統(tǒng)存在慣性和滯后，在積分項的作用下，會產(chǎn)生較大的超調(diào)和長時間波動，在溫度緩慢變化過程中這一現(xiàn)象尤為嚴重，為此采用積分分離措施，即在偏差較大時，取消積分作用，偏差較小時，才將積分作用投入。積分分離PID控制算法2.5電阻加熱爐基本結(jié)構(gòu)及型式電阻爐是隨著機械工業(yè)的發(fā)展而發(fā)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(chǎn)品。電阻爐爐體結(jié)構(gòu)，分周期式及連續(xù)式二個型式來分別介紹。周期式作業(yè)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(nèi)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(jié)構(gòu)，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(nèi)左右側(cè)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(nèi)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?shù)牟贾靡恍╇娂訜嵩詼p少爐內(nèi)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(qū)。通保護氣體的爐子應設有保證安全運行的必要裝置及良好曲密封性。井式電爐一般均為園筒形爐膛，內(nèi)徑一般最小為600毫米，大小了，安裝維修時不方便；爐殼用型鋼作為骨架再焊上鋼板，小型爐蓋可用手動機構(gòu)開閉，大型及中型的可用電動或液壓等機構(gòu)開閉，高度與直徑好比在1一1.5的電爐工件一般放管在爐膛底部，高度與直徑比在2以上時。工件大部用吊掛方式，吊于爐口內(nèi)或爐上外部的專用吊架上，控制區(qū)的設置一般以直徑的1—1．5倍為一個。在溫度控制要求不高時．有時一個控制區(qū)長度達到直徑的2倍。可控氣氛箱形多用爐。一般在結(jié)構(gòu)上是分為前室及爐膛、冷卻槽，前室由型鋼及鋼板焊成的密封空間下邊與冷知槽相連，上邊為設有水冷壁的空氣冷卻室。中間有通過工件的軌道及上下升降的料架，由頂上的氣缸來操作(可電氣動或液動)下降時工件進入冷卻槽，進行快速冷卻或等溫淬火、上升時工件在上邊氣氛中緩冷。爐膛在前室后邊，中間有一個爐門隔開，進料出料時。爐門由上部氣缸打開。爐膛由抗?jié)B碳砌成。電加熱器兩種形式，一種是由高電阻合金板材制成；為了消除表面積炭形成短路，加熱器面涂上專用的高溫絕緣釉；另一種為輻射管式的，水平或垂直的插入爐賭中，管中用大切面園形電阻線組成金屬發(fā)熱器。爐內(nèi)具有強通的風扇，爐子前面為一個推料裝置，用以向爐內(nèi)進出料，電爐附有氣體發(fā)生器或直接向護內(nèi)滴注有機液及碳勢控制設備。電阻爐消耗電能轉(zhuǎn)換來的熱能．一部分由電爐構(gòu)筑材料及傳熱的各種因素而散失到空間去了，另一部分則用于對爐內(nèi)工件的加熱，前面的一部分形成了電爐損失功率，后一部分形成了電爐有效功率。當電爐開始升溫時，爐內(nèi)砌磚體大量地吸收熱量，以提高本身溫度，在停爐冷下來時又把這一部分熱量散失到空間去；這一部分形成爐體蓄熱損失。一臺先進的電爐應具有低的空爐損失及高的有效功率。較少蓄熱相失?？諣t損失的大小是衡量電爐效率好壞的重要指標，空爐損失小的電爐，可以得到高的技術生產(chǎn)率及低的單位電能消耗比。一般工業(yè)電阻爐的效率。小型電爐較低一些．大型電爐較高一些，從10—100千瓦的箱式電爐效率約為65-85%，空爐損失約占總功率的35--15％。電爐從室溫升到工作溫度的時間對電爐的經(jīng)濟指標是有明顯影響的，升溫時間短則爐子投入正常使用的時間就較長每天的生產(chǎn)率就較高，每公斤工件的電耗量就降低，所以要盡量采用熱慣性小的爐襯材料并降低爐體蓄熱量來加快電爐的升溫速度：爐體的蓄熱量對周期作業(yè)爐影響很大，尤其是每天一班或二班生產(chǎn)的電爐。對連續(xù)作業(yè)爐其影響就不明顯。加熱能力是一臺電爐的主要技術指標，加熱能力是指電爐的有效功率，從理論計算上在一個小時內(nèi)能把指定的材料加熱到額定溫度的最大重量數(shù)，以公斤／小時計算。2.6設備的安裝1.KSY-12-16(A)控制器不需要特殊的設置，可將控制器平放在室內(nèi)平整地面上或?qū)嶒炁_上。2.控制器應避免震動，其安放位置與電爐不宜太近，一般與電爐的距離大于50cm。這樣可防止電爐表面溫升影響控制器內(nèi)電子元件的正常工作。3.設備的連接：1)在控制器的后門下端電氣板上有接線端子排，并有接線的標記銘牌，其排列順序為（從左至右）三相電源輸入端A、B、C相，中線N，電爐的三組加熱元件A、B、C保護接地線，行程開關、熱電偶“－”，“＋”，共十二個接線端子。前七個接線端子的最大承受電流為50A，后五個接線端子的最大承受電流為10A。圖2-6溫度控制與電阻爐接線圖4.設備連接時注意事項：1)電源的輸入功率大于10KVA。2)三相電源輸入應連接在大于60A的刀閘上。3)三相電源輸入線及控制器輸出與電爐的連接應用導線截面積不小于6mm2的銅芯絕緣線。4)電源中性線N用4mm2的銅芯絕緣線，行程開關連接線應用導線截面積不小于1.0mm2的銅芯絕緣線。5)設備應可靠地接地，防止設備漏電，確保使用安全。6)熱電偶的接線：電爐在出廠時配有黑色溫度補償導線。補償導線內(nèi)紅色導線一端接在熱電偶“＋”端上，另一端接在控制器端子板熱電