真空退火炉温度控制系统的研究与开发_孙冠琼.caj

真空退火炉温度控制系统的研究与开发
作者 : 孙冠琼
学位授予单位 : 兰州理工大学
学位名称 : 硕士
导师姓名 : 骆东松
学位年度 : 2017
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
摘要 : 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的最常用的设备。真空退火炉加热过程中最关键的技术就是对温度的控制,温度控制精度的高低直接影响工件质量的优劣。所以在真空退火炉现有温度控制方法的基础上,研究新的、先进的温度控制策略对提高工件质量具有重要的意义。真空退火炉温度控制过程复杂多变,常出现时滞性、强干扰、强耦合、非线性等现象,这就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,分析了立式真空退火炉的结构、工艺过程以及加热过程中主要的工艺参数,研究了真空退火炉热传导方式及温度控制数学模型,针对以上真空退火炉温度控制的特点,设计基于模糊神经网络PID控制的多温区解耦温度控制策略。温度控制策略具体是通过设计单温区模糊神经网络PID控制器完成对真空退火炉各温区PID参数在线整定,再采用前置反馈解耦方法实现退火炉多温区的解耦控制,最终实现退火炉的多温区温度控制。根据控制需求,本文采用工业计算机、PLC、调功器、热电偶等构成真空退火炉加热系统,结合上位机软件中设计的多温区温度控制策略实现退火炉的温度控制;通过C#语言在VS2012自主开发环境下设计开发真空退火炉上位监控系统,实现系统工况及动态数据实时显示、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,满足真空退火炉全部工艺要求,实现了对退火炉各温区温度及炉温均匀性的精确控制,对提高产品质量、降低能耗有重要意义。