山東一然天然氣鍛造爐主要供各類(lèi)金屬結構件和其它機件進(jìn)行熱處理之用。根據各類(lèi)鍛件熱處理件的不同，對控溫度和爐溫均勻性有不同的要求。在實(shí)際應用中經(jīng)常接觸到控溫度要求在±5℃以?xún)?，有效工作區溫度場(chǎng)均勻性在±10℃以?xún)鹊臓t子。這樣往往對現場(chǎng)調試人員具有很高的要求。 

1 天然氣鍛造加熱爐PID溫度控制系統 

蓄熱式鍛造爐自動(dòng)控制系統是采用由上位機、智能控制儀表（包括溫度控制儀、溫度檢測儀和壓力控制儀表等）和可編程控制器（PLC）組成?？販胤绞讲捎枚鄥^段程序分區控制，采用具有與智能溫控儀表相連接的調溫、高速時(shí)間比例控制燃燒器方式控制加熱，具備手動(dòng)和自動(dòng)點(diǎn)火功能，并對火焰進(jìn)行檢測，各區主控儀表與上位機進(jìn)行雙向通信。原則上所有工藝的控制參數設定由上位機，但作為直接控制裝置的可編程控制器也要求自身具備同時(shí)對溫度和時(shí)間統一編程的功能，具備獨立的溫度、時(shí)間的設定和測量顯示功能。當上位機發(fā)生故障時(shí)，各區溫度主設定控制可獨立的工藝自動(dòng)控制。燒嘴采用天然氣亞高速燒嘴。通過(guò)實(shí)際爐溫信號及各燒嘴控制器返回的實(shí)際工作狀態(tài)信號，經(jīng)過(guò)計算處理，輸出控制各個(gè)燒嘴的啟動(dòng)停止以及工作時(shí)間。 

智能溫控儀表的控制功能主要由控制算法來(lái)實(shí)現，可輸入各種控溫信號，往往本身具有PID模塊，可以對爐內溫度進(jìn)行PID調節，從而使爐膛內溫度達到控制要求。PID就是比例微分積分的簡(jiǎn)稱(chēng)，由于其原理簡(jiǎn)單，可靠性高，在現代工業(yè)控制領(lǐng)域被廣泛的應用，調節這三個(gè)參數的值就可以調節系統的性能。比例參數主要是調節系統的響應快慢，它的值越大達到設定值的速度就會(huì )越快，越小則越慢。比例的值越大則響應速度越快，雖然達到設定值的速度會(huì )變快，但是往往會(huì )出現沖過(guò)頭的現象。 為了消除這種現象的發(fā)生，我們就會(huì )用到積分。積分主要是調節系統到達設定值后的穩定性，它的值越大則穩定性就越好，但是所有的事物都是有兩面性的，越穩定說(shuō)明要改變設定值就會(huì )需要更長(cháng)的時(shí)間來(lái)反應。為了使設定值變化后改變的更快，在控制系統中又加入了微分。微分值越大，穩定后設定值改變變化的就越快。三個(gè)參數相互影響相互制約，一般都是先調節比例然后在加入積分，是微分。 

2 天然氣鍛造爐分段PID參數 

常規PID控制也有許多不足之處，突出的一點(diǎn)就是有關(guān)PID參數的問(wèn)題。而且PID參數一旦整定好，便只能固定地實(shí)用于一種工況。但實(shí)際的大多數生產(chǎn)過(guò)程都具有非線(xiàn)性，且特性隨時(shí)間的變化而變化，顯然固定的一組參數是不能滿(mǎn)足這種變化的。其次，常規PID的參數只能為滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程制目標的某一方面要求而整定的。而之中人們要求的“設定值跟蹤特性”和“干擾抑制特性”卻往往滿(mǎn)足不了要求，使控制效果達不到較優(yōu)；

天然氣加熱爐物件的熱處理工藝曲線(xiàn)基本上都是由升溫、保溫和降溫3種形式來(lái)組成的。根據熱處理件的不同，組成不同的工藝曲線(xiàn)。調試過(guò)程中筆者發(fā)現，在升溫階段將PID參數整定好后在保溫和降溫時(shí)，溫度往往控制的不是很好，在保溫階段修改PID參數又導致前面升溫階段控溫出現偏差，反復調試多次都不能在整個(gè)工藝過(guò)程中始終達到很好的控溫效果。經(jīng)過(guò)反復研究發(fā)現每段工藝都有自己獨立的特性，每段都設一個(gè)PID參數就可以在各自的控溫過(guò)程中達到較好的控溫效果，于是筆者在工藝運行在各個(gè)工藝段時(shí)，由PLC將特定參數賦予智能控制儀表中，從而達到每個(gè)分段都有自己的PID控制參數。由于各個(gè)不同階段都賦予了相對應的控制參數，因此，經(jīng)現場(chǎng)反復測試，每個(gè)控制段都能達到很好的控制效果，運行效果良好。 

3 天然氣鍛造爐限幅控制 

PID溫度控制系統由于外界對爐內溫度會(huì )有不同程度的干擾，偶爾會(huì )出現溫度波動(dòng)超出范圍的現象，因此，在程序中加入限幅控制，即當溫度大于一定的值時(shí)，繞過(guò)智能溫控儀表，不由其PID控制燒嘴，而是將燒嘴直接關(guān)閉，當溫度小于一定的值時(shí)開(kāi)啟燒嘴進(jìn)行加熱，這樣可以保證智能溫控表在其控制的有效范圍內發(fā)揮較優(yōu)的控溫效果，消除了較大的溫度波動(dòng)對控制造成的影響，使系統運行更穩。 

4 天然氣鍛造爐系統運行效果 

經(jīng)現場(chǎng)調試發(fā)現，經(jīng)過(guò)天然氣鍛造加熱爐PID溫度控制系統PID參數分段控制和對溫度大波動(dòng)進(jìn)行的限幅控制后，熱處理工藝曲線(xiàn)控制效果相當良好。