[实用新型]用于光学玻璃精密退火炉的区域间温度差控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动控制系统，尤其是涉及用于光学玻璃精密退火炉的区域间温度差控制系统。

背景技术

精密退火炉是光学玻璃热处理生产中应用最广的加热设备，退火炉的炉温动态特性直接影响产品的质量，温度及均温控制是退火炉加热最关键性的技术。传统控制系统一直沿用单回路PID温度控制模式，这种退火炉的性能及指标能够满足常规光学玻璃的工艺要求，但是随着新材料新技术的不断发展，高端光学玻璃的大量开发，其对退火炉的尺寸要求越来越大，对控温精度和均温性的要求也越来越高。而传统退火炉在加热处理过程通常呈现大滞后、非线性、时变性等特点，而且大型退火炉由于加热空间大，温度场存在强耦合、现场强干扰，给温度及均温控制带来极大的不确定性，严重影响了良品率。

目前在改善大型精密退火炉的温场均匀性方面采取了一定的技术措施，如对炉体结构、炉体形状、耐火材料的厚度与材质、炉膛均热装置、加热功率的分布、加热控制区的数量等方面的改进。这些都是影响大型退火炉控温精度及炉温均匀性的众多因素，但是从实际温场测试和使用效果来看，大型精密退火炉的有效工作区域内很难达到理想的炉温动态特性和温场均匀性。尤其在采用多温区控制方式后，由于多温区之间的相互影响和耦合，反而出现了温度超调失控和温场变差的情况。因此，为了满足高端光学玻璃热处理工艺要求，提高其产品质量，从根本上解决大型精密退火炉的温度及均温控制问题具有重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种用于光学玻璃精密退火炉的区域间温度差控制系统，当向系统加载温控算法之后，能够提高精密退火炉的温场均匀性，获得稳定和均匀的控制效果，提高产品质量。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：用于光学玻璃精密退火炉的区域间温度差控制系统，包括人机交互装置、温度控制器、可控硅以及多个温度传感器；人机交互装置通过串口与温度控制器通信，温度控制器分别与温度传感器、可控硅连接，可控硅分别与高温退火炉的不同温度区域的加热器连接，各个温度传感器分别设置在高温退火炉的不同温度区域内。

进一步的，人机交互装置通过RS-485串口与温度控制器通信。

进一步的，所述温度传感器为热电偶。

进一步的，高温退火炉的区域包括上部、中部以及下部区域。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过搭建一个区域间温度差控制系统，当向系统中温度控制器加载了预定控制算法后，该系统的温度控制器可基于各个温区间温度进行综合控制，各个温区间不再是完全独立的控制回路，达到了对多温区的大型精密退火炉的精确控制，实现了系统自动跟踪设定曲线，无超调，无静差，无震荡，动态响应快等性能，使得系统运行可靠，温度控制精度高，温度均匀性一致，可操作性强。

需要说明的是，本申请在实施的时候，会向温度控制器加载ΔL控制算法程序，然而算法程序并不是本申请所要保护的内容，即：本实用新型提供一种硬件结构，而并非软件本身。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为传统多温区控制系统的控制原理图；

图3为本实用新型的控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型进一步说明。

以三个温度区域为例，在传统控制模式中采用的是三个独立的控制回路进行温度控制，但是由于上、中、下三个温度区域温度耦合现象的存在，三个回路的温度控制效果会出现下列情况。所谓耦合是指两个或两个以上的电路元件或电网络等的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象。而我们要解决的均温性问题就是要解决三个温度场相互影响的叠加问题。

如图2所示，在传统多温区控制系统中，三个回路的设定值SP1、SP2、SP3通常是按同步的曲线执行，SP1＇、SP2＇、SP3＇之间是相互独立的，不存在任何的控制关系。最终的被控制量PV1、PV2、PV3不仅受到该PID回路的控制作用，同时也受到其它两个回路的耦合作用影响，而这种耦合作用的叠加是不确定和无法量化的，会造成被控制量远远超出或低于设定量的大小。