[實用新型]用于光學玻璃精密退火爐的區域間溫度差控制系統

有效

• 申請號: 201720954767.7
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN206946337U
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 樊莉;吳先清
• 申請（專利權）人: 成都光明光電股份有限公司
• 主分類號: G05D23/22
• 分類號: G05D23/22;C03B25/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙)51124
• 代理人: 吳中偉

技術領域

本實用新型涉及自動控制系統，尤其是涉及用于光學玻璃精密退火爐的區域間溫度差控制系統。

背景技術

精密退火爐是光學玻璃熱處理生產中應用最廣的加熱設備，退火爐的爐溫動態特性直接影響產品的質量，溫度及均溫控制是退火爐加熱最關鍵性的技術。傳統控制系統一直沿用單回路PID溫度控制模式，這種退火爐的性能及指標能夠滿足常規光學玻璃的工藝要求，但是隨著新材料新技術的不斷發展，高端光學玻璃的大量開發，其對退火爐的尺寸要求越來越大，對控溫精度和均溫性的要求也越來越高。而傳統退火爐在加熱處理過程通常呈現大滯后、非線性、時變性等特點，而且大型退火爐由于加熱空間大，溫度場存在強耦合、現場強干擾，給溫度及均溫控制帶來極大的不確定性，嚴重影響了良品率。

目前在改善大型精密退火爐的溫場均勻性方面采取了一定的技術措施，如對爐體結構、爐體形狀、耐火材料的厚度與材質、爐膛均熱裝置、加熱功率的分布、加熱控制區的數量等方面的改進。這些都是影響大型退火爐控溫精度及爐溫均勻性的眾多因素，但是從實際溫場測試和使用效果來看，大型精密退火爐的有效工作區域內很難達到理想的爐溫動態特性和溫場均勻性。尤其在采用多溫區控制方式后，由于多溫區之間的相互影響和耦合，反而出現了溫度超調失控和溫場變差的情況。因此，為了滿足高端光學玻璃熱處理工藝要求，提高其產品質量，從根本上解決大型精密退火爐的溫度及均溫控制問題具有重要的現實意義。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種用于光學玻璃精密退火爐的區域間溫度差控制系統，當向系統加載溫控算法之后，能夠提高精密退火爐的溫場均勻性，獲得穩定和均勻的控制效果，提高產品質量。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：用于光學玻璃精密退火爐的區域間溫度差控制系統，包括人機交互裝置、溫度控制器、可控硅以及多個溫度傳感器；人機交互裝置通過串口與溫度控制器通信，溫度控制器分別與溫度傳感器、可控硅連接，可控硅分別與高溫退火爐的不同溫度區域的加熱器連接，各個溫度傳感器分別設置在高溫退火爐的不同溫度區域內。

進一步的，人機交互裝置通過RS-485串口與溫度控制器通信。

進一步的，所述溫度傳感器為熱電偶。

進一步的，高溫退火爐的區域包括上部、中部以及下部區域。

本實用新型的有益效果是：本實用新型通過搭建一個區域間溫度差控制系統，當向系統中溫度控制器加載了預定控制算法后，該系統的溫度控制器可基于各個溫區間溫度進行綜合控制，各個溫區間不再是完全獨立的控制回路，達到了對多溫區的大型精密退火爐的精確控制，實現了系統自動跟蹤設定曲線，無超調，無靜差，無震蕩，動態響應快等性能，使得系統運行可靠，溫度控制精度高，溫度均勻性一致，可操作性強。

需要說明的是，本申請在實施的時候，會向溫度控制器加載ΔL控制算法程序，然而算法程序并不是本申請所要保護的內容，即：本實用新型提供一種硬件結構，而并非軟件本身。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構框圖；

圖2為傳統多溫區控制系統的控制原理圖；

圖3為本實用新型的控制原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型進一步說明。

以三個溫度區域為例，在傳統控制模式中采用的是三個獨立的控制回路進行溫度控制，但是由于上、中、下三個溫度區域溫度耦合現象的存在，三個回路的溫度控制效果會出現下列情況。所謂耦合是指兩個或兩個以上的電路元件或電網絡等的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側向另一側傳輸能量的現象。而我們要解決的均溫性問題就是要解決三個溫度場相互影響的疊加問題。

如圖2所示，在傳統多溫區控制系統中，三個回路的設定值SP1、SP2、SP3通常是按同步的曲線執行，SP1＇、SP2＇、SP3＇之間是相互獨立的，不存在任何的控制關系。最終的被控制量PV1、PV2、PV3不僅受到該PID回路的控制作用，同時也受到其它兩個回路的耦合作用影響，而這種耦合作用的疊加是不確定和無法量化的，會造成被控制量遠遠超出或低于設定量的大小。