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电炉系统解决方案
某企业老式工业炉温控系统改造方案
一、项目概况
1、改造前炉子整体状况
该厂老式炉子主要由辊子传动系统和温控加热系统构成。炉温控加热系统主要由接触器及温控仪表组成。加热系统总功率为546KW，分5个加热区。加热体采用铁鉻铝材料，使用温度为0～1100℃，采用镍鉻镍硅热电偶做为温度测量，温度显示仪表为圆图式温度记录仪。同时利用圆图式温度记录仪控制继电器加热，由继电器控制接触器通与断，从而使加热温度与给定温度基本一致。使用加热电源为低压380V三相动力电源。加热体采用星形连接，它们布设在炉子的炉顶及炉底。
2、原工业炉温度控制系统存在的弊端
应用该工业炉温度控制系统存在着诸多弊端，主要表现在以下几个方面：
（1）该炉子控温方式为三位式控制（加热、保持、停止），三位式控温方式是有上下限两个给定值，当炉温低于下限给定值时招待器全开；当炉温在上、下限给定值之间时执行器部分开启；当炉温超过上限给定值时执行器全闭。这种控制方式存在着温度控制波动大，温度控制精度差（±10度），加热功率不可调节，因而能源浪费大，加热效率低。其它继电器触点动作频繁，因而触点磨损严重。故障率逐年攀升，已经给生产构成严重威胁。
（2）该控温系统的温控仪表老化严重，存在控制失灵等故障，仪表控制精度也难以满足现代生产工艺的精度要求。而且此仪表要求日常频繁维护。
（3）该控制系统运行时噪音大，振动较大（接触器吸合不良形成）。这样接触器机构件极易松动，造成连接处发热严重，极易形成火灾事故及其它电气故障。
（1）该炉子控温方式为三位式控制（加热、保持、停止），三位式控温方式是有上下限两个给定值，当炉温低于下限给定值时招待器全开；当炉温在上、下限给定值之间时执行器部分开启；当炉温超过上限给定值时执行器全闭。这种控制方式存在着温度控制波动大，温度控制精度差（±10度），加热功率不可调节，因而能源浪费大，加热效率低。其它继电器触点动作频繁，因而触点磨损严重。故障率逐年攀升，已经给生产构成严重威胁。
（2）该控温系统的温控仪表老化严重，存在控制失灵等故障，仪表控制精度也难以满足现代生产工艺的精度要求。而且此仪表要求日常频繁维护。
（3）该控制系统运行时噪音大，振动较大（接触器吸合不良形成）。这样接触器机构件极易松动，造成连接处发热严重，极易形成火灾事故及其它电气故障。
二、辉达工控新型电炉温度控制系统
1、温控系统的组成
新型温控加热系统由温控仪表和可控硅触发回路及无触摸屏HMI监控等低压控制元件组成。系统包括HD-DL4000智能电量采集模块、HD-M-ZA5000系列智能PID触发模块、HD-D4000智能开关量模块，分别控制电炉的主电源系统和五区加热系统及炉门传动控制系统（前后炉门的点动升降控制）。具体说明如下：
（1）炉门传动控制系统：HD-D4000智能开关量模块实现对炉门电机控制、台车电机控制、循环风机控制、限位信号反馈，炉门传动控制系统执行前后炉门的升降操作，炉门控制系统为点动操作控制。电气控制上具有上下限及升降联锁控制。监控系统
（2）主控制系统：HD-M-ZA5000系列智能PID触发模块为主控制模块，主要根据可控硅触发信号来控制五区加热回路负载加热情况。其中仪表电源为保证仪表的安全及可靠性，应用380V／220V隔离变压器供电。控制电源的操作通过分合有关空气断路器及切合有关按钮实现。
2、五区加热回路操作
五区加热回路操作分为单动及联动操作。单动时选择单动／联动按钮为单动位置，此时通过操作各区的起停按钮实现各区的停送电操作，停送电时对应相应的指示灯亮。联动时选择在联动位置，按下起动按钮，各区接触器吸合，对应运行指示灯亮；按对应联动停止按钮时，各区接触器断开，对应停止指示灯亮。联动、单动操作前，各区动力空开及控制空开均在合位置。
3、HMI 监控系统
系统采用ＭＣＧＳ触摸屏进行ＨＭＩ人机界面组态，该触摸屏控制软件菜单和界面操作简单，程序功能完善齐全，结构清晰，独立性强，占用系统资源小，更好的保证数据的实时性和可靠性，同时，调试和维护十分方便。本系统有两种控温方式定值控温和时间程序控温。在定值控温模式下，通过 PID 自动控制调节输出，使炉温保持定值。在时间程序控温下，用户可编辑时间程序对炉温进行分段控制，可自定义每段时间程序的升温速率、温度设定值、恒温时间参数，可满足用户对不同工艺的需求。
4、辉达工控KY系列智能温度控制器
充分考虑了各种热处理电炉运行、工件热处理各道工序的需求和特点，以及热处理行业的特点和各种个性化需求，具有很强的针对性的温控器。适用于各种感性负载和阻性负载的功率控制。通信接口具有高压、大电流冲击保护等功能。具有启停开关断开报警、散热器超温报警和综合故障报警指示灯。可通过电量反馈实现恒压、恒流、恒功率控制，支持过流保护和过压保护。无需拆线即可查看各部分组件，方便检测与维护。
5、辉达工控HD-M-ZA5000系列智能PID触发模块
HD-M-MA5000系列智能PID调节模块适用于温度、压力、液位、流量等各种工业过程参数的测量、显示和精确控制，配合固态继电器、触发器、调压器等使用，应用于传统控制模式，如控制柜、控制箱或设备配套等。主要特点如下：
（1）独特的专家自整定算法，适用于各种被控对象，自整定成功率大于95%。
（2）具有热电偶冷端补偿，自动稳零及非线性处理技术，长期运行无温漂。
（3）可软件设置输出上、下限幅值，支持外部手动限幅。
（4）定值控温模式下升温速率可设定，可分段限幅，具有恒温计时功能。
（5）50段时间程序存储地址，时间曲线条数可灵活设置，人性化跟踪运行。
（6）标准MODBUS-RTU通讯协议，RS485硬件接口。通讯接口具有高压、大电流冲击等保护功能。
（7）校正数据具有备份/恢复功能。
（8）三相输出分别可调，可解决一定程度的三相负载不平衡问题。
（9）自适应相序，无需人为调整.
三、该电炉温度控制系统的其他应用
辉达工控KY系列智能温度控制器和D-M-ZA5000系列智能PID触发模块在此系统中起到至关重要的作用，控温精度极高（稳态时达到±1℃），实现了温度控制的无超调高精度控制，而且已达到免维护无故障运行。系统调整操作方便，运行经济可靠，节省电能。并且系统具有极强的抗干扰性，极大地提高了企业的生产效率，使该厂的企业自动化水平有较大提高。该温控系统确是一种应用广泛、经济适用、控制效果显著并值得广泛推崇使用的新型温控装置。
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