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[摘 要]近年来随着对金属材料的广泛应用，特别是稀有金属材料在高精尖技术中的应用，其生产过程和工艺也逐渐得到了人们的重视。真空退火炉在生产和加工金属材料时，能够大大提高其结构和性能，因而在工业生产中得到了比较广泛的应用。对于真空退火炉来说，由于生产的要求，对于其温度控制和均匀控制都非常严格。所以在生产过程中加强智能控制系统和策略的研究，成为了真空退火炉技术的重点和难点。
[关键词]真空退火炉；控制；策略
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0000-01
真空退火炉作为真空热处理生产中应用最为广泛的加热设备，对于其炉温的动态控制直接影响了产品的质量。真空热处理技术能够提高金属材料的制造质量和机械性能，特别是随着我国工业技术的发展，对于稀有金属材料的性能要求也越来越高，真空热处理技术也逐渐得到了人们的重视。真空退火炉作为真空热处理中的关键设备，其中最为重要的技术就是对于温度的控制和检测。真空退火炉由于加热空间比较大，在空间中存在耦合和干扰的现象，给温度控制带来了挑战，从而严重影响了产品的质量。
一、智能控制系统简介
真空热处理技术具有拖气、脱脂、无氧化、质量好，变形小、寿命长、无污染、热处理力学性能优异等优点，得到了人们的广泛认可，因此在社会上涌现出金属热处理技术研究的热点。随着人们对于热处理产品质量的不断提高，其生产效率、控制效果等都成为了人们关注的重点，特别是在生产过程中采用智能控制系统对控制系统进行控制来提高产品的性能，而且还能够大大的减少产品的生产时间，可以有效的减少生产的成本。通过在真空退火炉中使用智能控制系统，有力的促进了真空热处理技术的发展，同时也促进了各种控制方法在真空热处理控制系统中的应用。
对于真空热处理炉来说，由于国外起步比较早，所以它们的技术发展相对比较快，而且其产品在市场上具有良好的实用价值。国外的真空热处理设备普遍使用PLC作为控制系统的核心，这不仅促进了控制系统的发展，而且还能够满足生产过程的各种要求需要。智能控制作为工业生产中重要的应用技术，是自动控制理论发展中的一个新的阶段，而且其应用早已深入到了其它的领域。真空退火炉作为真空热处理中最为广泛的加热设备，对于其温度和温度均匀性检测控制成为了其中特别重要的技术，促使人们不断的研究新的控制工艺。但是由于工业生产中加热过程和温度控制的复杂性，导致了控制理论的影响受到了限制。但是隨着计算机技术和半导体技术的发展，一种基于温度控制模型的理论体系已经逐渐形成，而且经过一定的分析和研究，解决了加热系统中对于温度的控制问题。
二、综合智能控制系统在真空退火炉中的应用
真空退火炉具有一系列比较突出的特点，如炉体的温度控制和炉内的温度的均匀性非常好，所以工件的加热比较均匀，产生的变形也相对比较小；炉内的真空质量控制非常稳定，而且加热和冷却循环的时间比较短，其生产效率比较高；炉内的温度变化范围比较广泛，其中的最高温度可以达到1500℃左右；便于自动化操作，而且加热环境整洁、没有污染，其操作过程非常安全。真空退火炉的炉体主要有加热器、电极、热电偶、炉体组焊件、快冷通风进出口、托料板等部分组成，其中炉体加热分为门加热、前加热、后加热三个部分组成，每个加热器都和磁调控制器连接。真空系统和冷却系统主要有机械泵、离心风机、热交换器、扩散泵等部分组成。设备的运行和操作都是依靠其控制系统来实现的。
真空退火炉温度控制系统硬件的要求。真空退火炉的控制系统主要包含了冷却水水压控制、退火温度控制、抽真空控制等部分组成，其中温度控制是技术的核心。在温度控制之外，还要考虑都抽空系统进行控制。对于温度控制主要依靠磁性调压器和EU425调节器来实现，其中磁性调节器是一种可以实现调压和变压的供电设备，不需要机械传动和触点的调压器，使用实现平滑无极调压。在控制接线端可以看到，通过人工自动的转换开关的情况，就可以实现真空火炉的手动和自动调节，手动调节时可以通过调节电位器来改变调节器的输入信号；自动调节时，可以由控制器的模拟模块直接输出控制信号。
在电炉加热的过程中由于其温度控制比较复杂，而且炉内受到发热、散热以及荷载的影响。在炉内存在着热传导、热辐射和热对流三种传热方式，而且这三种方式所传递的热量所占的比例也不同，其热量分布也非常复杂。智能控制策略在非线性、不确定性和复杂性的系统中得到比较广泛的应用，在职能控制器中常常用到的方法有遗传算法、模糊控制、神经网络控制，这些都属于人工智能的范畴。和PID技术相结合的在线调节PID参数，能够满足真空退火炉温度控制中的非线性、热量分布不均匀等特点的要求。在控制过程中由于控制的要求越来越高，而且其对象也越来越复杂，所以一般的PID控制算法不能够满足使用工业生产的要求，新的智能化的PID控制算法也随之产生了。对于真空退火炉内由于容积大以及多温区的均温性的控制，一般的模糊控制器在系统运行的时候不能够随着进行调整，存在适应性比较差的缺点。为了改变这种情况，增强模糊控制器的适应能力，提高控制系统的动态和静态性能，以及鲁棒性，可以在PID控制的基础上对PID参数进行调整，从而实现对温度以及均温的精确控制。
其控制策略是通过以真空退火炉的温度作为控制对象，以温度偏差和偏差率作为根据，当系统的误差及其变化率比较大的时候，可以加快系统的响应速度，同时也可以加大比例因子，从而得到比较大的控制量。当系统的误差及其变化率比较小的时候，说明系统的运行比较稳定，这种情况下可以考虑提高系统的精度，可以增大量化因子来提高其分辨率，减少输出因子。最后可以利用MATLAB软件来对模糊自适应PID控制策略进行测试，MATLAB软件可以很好的观察到模糊控制器的运行情况，以便对控制系统进行修改和完善。从而可以有效的控制其温度的精度变化，实现温度的均匀性，满足真空退火炉对温度控制以及均匀性控制的要求。
三、结束语
对于真空退火炉容积大、加热范围比较大而且干扰因素比较多，温度控制的精确要求等特点。在控制系统的设计中，要从其硬件条件和对温度控制的需求进行分析，考虑使用综合智能控制策略，实现退火炉生产的自动化控制。通过设定变参数的模糊PID控制器，对其参数进行优化，从而实现了对温度的精确控制，满足了其生产工业的要求。
参考文献
[1] 于波，强明辉，余亚冰等.综合智能控制策略在真空退火炉中的应用[J].电气自动化，2010，32（03）：25-27.
[2] 张乃禄，刘峰，徐竞天等.稀有金属板材真空退火炉控制系统研制[J].工业加热，2008，37（01）：63-65.
[3] 李鑫.大型真空退火炉温度及均温性控制研究[D].西安石油大学，2011.
[4] 张乃禄，张嘉，李选锋等.大型稀有金属板带真空退火炉加热控制系统[J].工业加热，2010，39（02）：36-38.
[5] 谈应明.大型真空退火炉电气控制系统的设计[J].真空，2008，45（02）：23-25.
[关键词]真空退火炉；控制；策略
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0000-01
真空退火炉作为真空热处理生产中应用最为广泛的加热设备，对于其炉温的动态控制直接影响了产品的质量。真空热处理技术能够提高金属材料的制造质量和机械性能，特别是随着我国工业技术的发展，对于稀有金属材料的性能要求也越来越高，真空热处理技术也逐渐得到了人们的重视。真空退火炉作为真空热处理中的关键设备，其中最为重要的技术就是对于温度的控制和检测。真空退火炉由于加热空间比较大，在空间中存在耦合和干扰的现象，给温度控制带来了挑战，从而严重影响了产品的质量。
一、智能控制系统简介
真空热处理技术具有拖气、脱脂、无氧化、质量好，变形小、寿命长、无污染、热处理力学性能优异等优点，得到了人们的广泛认可，因此在社会上涌现出金属热处理技术研究的热点。随着人们对于热处理产品质量的不断提高，其生产效率、控制效果等都成为了人们关注的重点，特别是在生产过程中采用智能控制系统对控制系统进行控制来提高产品的性能，而且还能够大大的减少产品的生产时间，可以有效的减少生产的成本。通过在真空退火炉中使用智能控制系统，有力的促进了真空热处理技术的发展，同时也促进了各种控制方法在真空热处理控制系统中的应用。
对于真空热处理炉来说，由于国外起步比较早，所以它们的技术发展相对比较快，而且其产品在市场上具有良好的实用价值。国外的真空热处理设备普遍使用PLC作为控制系统的核心，这不仅促进了控制系统的发展，而且还能够满足生产过程的各种要求需要。智能控制作为工业生产中重要的应用技术，是自动控制理论发展中的一个新的阶段，而且其应用早已深入到了其它的领域。真空退火炉作为真空热处理中最为广泛的加热设备，对于其温度和温度均匀性检测控制成为了其中特别重要的技术，促使人们不断的研究新的控制工艺。但是由于工业生产中加热过程和温度控制的复杂性，导致了控制理论的影响受到了限制。但是隨着计算机技术和半导体技术的发展，一种基于温度控制模型的理论体系已经逐渐形成，而且经过一定的分析和研究，解决了加热系统中对于温度的控制问题。
二、综合智能控制系统在真空退火炉中的应用
真空退火炉具有一系列比较突出的特点，如炉体的温度控制和炉内的温度的均匀性非常好，所以工件的加热比较均匀，产生的变形也相对比较小；炉内的真空质量控制非常稳定，而且加热和冷却循环的时间比较短，其生产效率比较高；炉内的温度变化范围比较广泛，其中的最高温度可以达到1500℃左右；便于自动化操作，而且加热环境整洁、没有污染，其操作过程非常安全。真空退火炉的炉体主要有加热器、电极、热电偶、炉体组焊件、快冷通风进出口、托料板等部分组成，其中炉体加热分为门加热、前加热、后加热三个部分组成，每个加热器都和磁调控制器连接。真空系统和冷却系统主要有机械泵、离心风机、热交换器、扩散泵等部分组成。设备的运行和操作都是依靠其控制系统来实现的。
真空退火炉温度控制系统硬件的要求。真空退火炉的控制系统主要包含了冷却水水压控制、退火温度控制、抽真空控制等部分组成，其中温度控制是技术的核心。在温度控制之外，还要考虑都抽空系统进行控制。对于温度控制主要依靠磁性调压器和EU425调节器来实现，其中磁性调节器是一种可以实现调压和变压的供电设备，不需要机械传动和触点的调压器，使用实现平滑无极调压。在控制接线端可以看到，通过人工自动的转换开关的情况，就可以实现真空火炉的手动和自动调节，手动调节时可以通过调节电位器来改变调节器的输入信号；自动调节时，可以由控制器的模拟模块直接输出控制信号。
在电炉加热的过程中由于其温度控制比较复杂，而且炉内受到发热、散热以及荷载的影响。在炉内存在着热传导、热辐射和热对流三种传热方式，而且这三种方式所传递的热量所占的比例也不同，其热量分布也非常复杂。智能控制策略在非线性、不确定性和复杂性的系统中得到比较广泛的应用，在职能控制器中常常用到的方法有遗传算法、模糊控制、神经网络控制，这些都属于人工智能的范畴。和PID技术相结合的在线调节PID参数，能够满足真空退火炉温度控制中的非线性、热量分布不均匀等特点的要求。在控制过程中由于控制的要求越来越高，而且其对象也越来越复杂，所以一般的PID控制算法不能够满足使用工业生产的要求，新的智能化的PID控制算法也随之产生了。对于真空退火炉内由于容积大以及多温区的均温性的控制，一般的模糊控制器在系统运行的时候不能够随着进行调整，存在适应性比较差的缺点。为了改变这种情况，增强模糊控制器的适应能力，提高控制系统的动态和静态性能，以及鲁棒性，可以在PID控制的基础上对PID参数进行调整，从而实现对温度以及均温的精确控制。
其控制策略是通过以真空退火炉的温度作为控制对象，以温度偏差和偏差率作为根据，当系统的误差及其变化率比较大的时候，可以加快系统的响应速度，同时也可以加大比例因子，从而得到比较大的控制量。当系统的误差及其变化率比较小的时候，说明系统的运行比较稳定，这种情况下可以考虑提高系统的精度，可以增大量化因子来提高其分辨率，减少输出因子。最后可以利用MATLAB软件来对模糊自适应PID控制策略进行测试，MATLAB软件可以很好的观察到模糊控制器的运行情况，以便对控制系统进行修改和完善。从而可以有效的控制其温度的精度变化，实现温度的均匀性，满足真空退火炉对温度控制以及均匀性控制的要求。
三、结束语
对于真空退火炉容积大、加热范围比较大而且干扰因素比较多，温度控制的精确要求等特点。在控制系统的设计中，要从其硬件条件和对温度控制的需求进行分析，考虑使用综合智能控制策略，实现退火炉生产的自动化控制。通过设定变参数的模糊PID控制器，对其参数进行优化，从而实现了对温度的精确控制，满足了其生产工业的要求。
参考文献
[1] 于波，强明辉，余亚冰等.综合智能控制策略在真空退火炉中的应用[J].电气自动化，2010，32（03）：25-27.
[2] 张乃禄，刘峰，徐竞天等.稀有金属板材真空退火炉控制系统研制[J].工业加热，2008，37（01）：63-65.
[3] 李鑫.大型真空退火炉温度及均温性控制研究[D].西安石油大学，2011.
[4] 张乃禄，张嘉，李选锋等.大型稀有金属板带真空退火炉加热控制系统[J].工业加热，2010，39（02）：36-38.
[5] 谈应明.大型真空退火炉电气控制系统的设计[J].真空，2008，45（02）：23-25.