热处理炉炉温PID控制的应用与发展

　　热处理炉的炉温控制一直为工业领域研究热点，PID控制技术应用与炉温控制也在热处理工艺中起到关键作用。PID控制作为先进的工业控制技术，已经在冶金、化工、机械和石油等工业领域中成熟应用。PID控制因具有自身结构简单、适用范围广和控制能力强等特点，在控制领域引起诸多学者和专家的关注。自PID控制器诞生以来，这种以调节比例、积分和微分控制为主的控制理论就在工业领域中获得认可。PID参数整定能力强，通过整定参数Kp比例系数Ti积分时间常数和Td积分时间常数，就可以将动态特性及时整定[1]。

　　热处理炉加热方式主要包括燃烧燃料和电阻式加热，对于温度进行精确控制是当今热处理界的重要课题。 由于热处理在实际工业中承担着重要的工艺任务，有效地提高其工作状态能够对企业的发展起到关键作用。 热处理炉的现场工作环境较为恶劣，工作寿命相对较短，如果采取合理的温度控制策略，不仅能够提升热处理炉的热处理能力和质量，而且能够保证设备的正常运行，为企业节省耗费开支。自PID控制技术与热处理炉温控制结合后，由于该控制技术通用性和实用性，利用PID进行热处理炉炉温控制能够解决实际中温度调节复杂、自动调节和精确调节等难题，为热处理行业提供了巨大的发展。随着PID 控制理论的不断深化，在热处理炉温控制应用中也获得了发展。研究PID技术在热处理炉炉温控制的应用与发展，可以明确热处理炉温控制的发展趋势，为进一步的应用PID控制技术提供参考方向[1]。

　　1 PID控制技术在炉温控制中的基本应用

　　早在20世纪70~80年代，我国相关专家已开始将PID控制技术应用到炉温控制中。对比传统的热处理炉温控制，PID控制能够精确地控制炉温，并能保证温度稳定、加热均匀。对于温度控制有特殊要求的热处理炉，PID 控制也能达到控制要求。PID控制技术对于提高热处理工作效率起到关键作用，大量的专家也进行了相关研究。

　　热处理炉炉温控制不精确可导致加工工件质量缺陷。当加热温度过高、持续时间过长就会出现过烧现象，导致加工工件寿命缩减;当加热温度过低、持续时间过短，导致加工工件强度不够，达不到热处理的效果。卞学诏[2]首先将PID 控制技术应用到埋入式高温盐浴炉实现刀具热处理精确控温中。采用带PID调节器的XWC-400仪表，调节输出电流的大小来控制比例、积分和微分环节，磁性调压器作为控温系统的执行元件达到了精确控制盐浴炉的温度效果。该设备的成功研制表明了PID控制技术能有效应用到热处理炉温控制，工作稳定、可靠和精确。然而，由于当时PID调节功能限制，其温度控制的精确性也相当大。针对温度控制范围的精确性，杨睦清[3]采用新式控温系统。对比旧的温控系统，通过使用断电式PID控制技术，其控温精度达到±1℃，并利用交流接触器作执行元件，该研究成果具有指导意义，尽管所采用的PID控制属于准连续的，但控制效果与连续控制的相差不多。