[发明专利]大型板材真空退火炉多温区均温性控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种大型板材真空退火炉多温区均温性控制系统，其特征在于：包括与真空退火炉(1)的多个加热区对应相接并对真空退火炉(1)各个加热区内的加热温度进行控制的多个温控仪(2)、分别与多个温控仪(2)相接并与真空退火炉(1)的多个加热区对应相接且对真空退火炉(1)的加热功率进行调节的多个功率调节器(3)、与真空退火炉(1)的多个加热区对应相接并对真空退火炉(1)各个加热区的温度进行检测的均温巡检仪(4)和通过RS485总线与多个温控仪(2)、多个功率调节器(3)以及均温巡检仪(4)相接并进行通信的上位机监控系统(5)，所述上位机监控系统(5)为对均温巡检仪(4)所检测信号进行分析处理且对各温控仪(2)和各功率调节器(3)的工作过程进行监控的工控机。

2.按照权利要求1所述的大型板材真空退火炉多温区均温性控制系统，其特征在于：所述温控仪(2)和功率调节器(3)的数量均为五个。

3.按照权利要求1或2所述的大型板材真空退火炉多温区均温性控制系统，其特征在于：所述温控仪(2)为内部集成有PID控制器的欧陆3504温控仪。

4.按照权利要求1或2所述的大型板材真空退火炉多温区均温性控制系统，其特征在于：所述功率调节器(3)为KTY3S晶闸管调功器。

5.一种利用如按照权利要求1所述的大型板材真空退火炉多温区均温性控制系统进行大型板材真空退火炉多温区均温性控制的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、数据初始化：在上位机监控系统(5)上对系统数据进行初始化；

步骤二、计算出温度偏差e(n)的绝对值|e(n)|与温度偏差变化率ec(n)的绝对值|ec(n)|：上位机监控系统(5)接收输入的加热温度设定值L(n)，并用加热温度设定值L(n)和当前均温巡检仪(4)所采集到的加热温度采样值y(n)做差，计算出每个采样时刻温度偏差e(n)的绝对值|e(n)|＝|L(n)-y(n)|及温度偏差变化率ec(n)的绝对值|ec(n)|＝|e(n)-e(n-1)|；

步骤三、采用模糊推理方法对PID控制器所要使用的控制参数进行在线整定，其整定步骤如下：

301、在上位机监控系统(5)上，应用模糊化的语言将温度偏差e(n)的绝对值|e(n)|与温度偏差变化率ec(n)的绝对值|ec(n)|的范围缩小，得到两个模糊语言变量e(n)和ec(n)，并将e(n)的语言值选为B₁、M₁、S₁三档，用模糊集{B₁，M₁，S₁}来代表，其中B₁代表大，M₁代表中，S₁代表小，即e(n)＝{B₁，M₁，S₁}，将ec(n)的语言值选为B₂、M₂、S₂三档，用模糊集{B₂，M₂，S₂}来代表，其中B₂代表大，M₂代表中，S₂代表小，即e(n)＝{B₂，M₂，S₂}；

302、针对不同的温度偏差e(n)的绝对值|e(n)|与温度偏差变化率ec(n)的绝对值|ec(n)|，整理出PID控制参数的模糊推理策略并在上位机监控系统(5)上将模糊推理策略编写成模糊推理软件；

303、选择真空退火炉(1)的五种不同的工作状态进行调试，上位机监控系统(5)调用在步骤302中编写的模糊推理软件实时在线整定得出五组PI D控制参数{K′_p1、T′_i1、T′_d1}、{K′_p2、T′_i2、T′_d2}、{K′_p3、T′_i3、T′_d3}、{K′_p4、T′_i4、T′_d4}和{K′_p5、T′_i5、T′_d5}，并将整定得出的五组PID控制参数输出给温控仪(2)；

步骤四、PID参数自整定：温控仪(2)接收上位机监控系统(5)输出给其的五组PID控制参数并利用其自身具有的参数自整定功能整定得出五组PID控制参数{K_p1、T_i1、T_d1}、{K_p2、T_i2、T_d2}、{K_p3、T_i3、T_d3}、{K_p4、T_i4、T_d4}和{K_p5、T_i5、T_d5}；

步骤五、实现对真空退火炉的加热控制：温控仪(2)根据上位机控制系统(5)给定的外部输入值实现步骤四中所述五组PID控制参数的转换，选择其中一组PID控制参数并将控制量转换为4-20mA连续变化的控制信号输出给功率调节器(3)，功率调节器(3)接收温控仪(2)输出给其的控制信号并对输出加热功率进行调节，实现对真空退火炉(1)加热功率的控制；

步骤六、多温区均温性检测：温度巡检仪(4)对真空退火炉(1)各个加热区的温度进行采集并将采集到的温度信号发送给上位机监控系统(5)；

步骤七、多温区均温性分析与局部调整：上位机监控系统(5)接收温度巡检仪(4)所采集到的各个加热区的温度信号并将各个加热区的温度两两做差，当温度差大于5℃时，上位机监控系统(5)调用预先编好的局部调整软件对PID控制参数进行局部调整后返回步骤二；反之，当温度差均不大于5℃时，直接返回步骤二。