真空退火炉温度控制系统的研究与开发

作者：孙冠琼

真空退火是真空热处理的重要工艺之一，真空退火炉是真空退火最常用的设备。真空退火炉加热过程中的关键技术是温度控制，温度控制的精度直接影响工件的质量。因此，在现有真空退火炉温度控制方法的基础上，研究了一种新的温度控制方法。先进的温度控制策略对提高工件质量具有重要意义。真空退火炉的温度控制过程复杂多变，经常出现时滞、强干扰、强耦合和非线性，增加了温度控制的难度。本文以立式真空退火炉为研究对象，分析了真空退火炉的结构、工艺流程和加热过程中的主要工艺参数，研究了真空退火炉的热传导方式和温度控制的数学模型。根据真空退火炉温度控制的上述特点，设计了一种基于模糊神经网络PID控制的多温区解耦温度控制策略。温度控制策略是设计一个单温区模糊神经网络PID控制器，完成真空退火炉各温区PID参数的在线整定。然后，利用预反馈解耦方法实现多温区退火炉的解耦控制，最终实现退火炉的多温区温度控制。根据控制要求，真空退火炉加热系统由工控机、PLC、功率调节器和热电偶组成，结合上位机软件设计的多温区温度控制策略，实现退火炉的温度控制。真空退火炉上层监控系统是在VS2012自主开发环境下，用C#语言设计开发的，实现了系统工况和动态数据的实时显示、历史数据查询、历史曲线显示、故障报警等功能。真空退火炉试生产的实际运行结果表明，系统运行稳定，响应速度快，抗干扰能力强，满足真空退火炉的各项工艺要求，实现了退火炉温区温度和炉温均匀性的精确控制，对提高产品质量、降低能耗具有重要意义。

关键词：真空退火炉；温度控制；模糊神经网络PID控制器：解耦控制