退火爐溫度控制從常規儀表型向可編程控器型的轉變
可編程控器的出現，引起了硬接線繼電器控制系統的全面革新。隨著可編程控器技術向過程 控制領域的擴展(在它原有的邏輯運算和順序控制功能的基礎上 ，按過程控制的特定要求提升和增加了許多功能)，使它從80年代中期開始躋身于過程控制 領域。這種情況的出現，促使退火爐溫度控制從傳統的常規儀表向新電子控制技術( 如可編程控器晶閘管和變頻器等)轉變。
美國波曼一電加熱退火爐采用的可 編程控器溫控系統原理接線圖。該退火爐共有9個控制段(其構成與前述波曼常規儀表控制的退火爐相同)。波曼可編程控器退火爐溫控系統原理接線圖是該退火爐的可編程控器系統構成。主機是美國A.B(ALLEN-BRADLEY)公司PLC-5系列 可編程控器產品。它用一個處理器完成全部邏輯、順序控制和過程控制。其CPU處理器模板 為單槽結構，構成基本系統時，只需將CPU模板插在1771通用I/O機架的最左槽，再根據需要 將I/O模板依次插入其余槽。在1771-A3B12槽機架內自左至右依次裝有1785-L20 B處理器，1771-IXE/B熱電偶輸入卡(2塊)，1771-IFE模擬輸入卡(1塊)，1771-OFE2模擬輸出 卡(3塊)，1771-IAD/C 數字輸入卡(2塊)，1771-OAD/B數字輸出卡(1塊)及1771-OW16/B繼電 器輸出卡(1塊)。由于1771-A3B機架內不含電源，故在其左面還另裝1771-P7電源(120/220VA C，16A)。電源與CPU用1771-CP2電纜連接。I/O模塊通過I/O機架的背板與處理器通訊。與P LC-5可編程控器主機配套使用的是A.B公司的一種功能很強的工業現場加固型CRT—2711-KC 1型Panelview 1200操作員接口。波曼公司利用Panelview軟件開發出針對該退火爐溫控用的 軟件，其新穎獨特之處在于，對退火爐溫控系統 的各種起動/停止操作、溫度設定、PID參數更改以及報警操作等，均在“相應的操作員窗口 ”(顯示畫面)上按有關功能鍵進行。
波曼電退火爐可編程控器系統構成含一個加熱段和一個冷卻段控制的PLC-5的I/O模塊與相關外部元件的連接圖，用以說明該系統怎樣進行控溫工作：由分別接到1771-IXE/B熱電偶輸入卡的#17、#18 端 子和#5、#6端子的第1加熱段熱電偶(1TC1.1)和第6冷卻段熱電偶(6TC1.6)測得退火爐溫 度。溫度給定值及PID參數是在操作員接口的顯示畫面上進行設定。PLC-5處理器通過I- O鏈對操作員接口讀寫數據。PID控制算法是用梯形圖編程語言調用PLC-5指令集中的PID功能 塊實現。PID運算結果，經由1771-OFE2模擬輸出卡(RACKO GROUP 3)的#A、#O端輸 出 4～20mA信號到晶閘管1SCR1.1的觸發信號端，以調節晶閘管主回路即電加熱元件的電流，經 過由另一塊1771-OFE2模擬輸出卡 (RACKO GROUP 4) 的#A、#O端輸出4～20mA信號到M72 84A 1004型“90 控制電動機”(6CM1.1)，以 調節冷卻段鼓風機風門開度。對接通電加熱元件的各種必要的聯鎖信號，均以數字(開關)信 號形式接到I/O模塊，包括：溫度超限繼電器1HLC1.1的輸出(在溫度未超過報警值時，其常 開觸點閉合)接到1771-IAD/C(RACKO GROUP 6)數字輸入卡的#00端，起動第1加熱段鼓 風機 的交流接觸器1MP1.1的輔助常開觸點接到同一數字輸入卡的#02端，1SS1.1速度繼電 器觸點接到同一輸入卡的#03端，#1加熱元件電源開關的輔助觸點1B1.1接到同一個 數字輸入卡的#01端。輸入到PLC-5的這些聯 鎖信號借助梯形圖邏輯所實現的“與”邏輯功能，與圖2電路中由繼電器觸點串聯所完成的 功能相同。另外，開動兩臺鼓風機的交流接觸器1MP1.1和6MP1.5則是靠1771-OAD/B數字輸出 卡(RACK 1 GROUP 0)的#00端和#12端輸出的電壓信號激磁的。
3 電子控制對退火爐節能技術的改進
玻璃瓶退火一般需要對送進退火爐的熱瓶補充加熱，耗用一定的能量，另外，拖動退火爐網 帶 的電動機也需消耗一定的電能。因此，成功地消除熱應力和減少能源消耗，是退火爐的兩大 技術指標。為節省能源，退火爐制造廠家在機械構造方面采取了不少措施，如采用高絕熱性 能的陶瓷纖維絕熱材料和整體金屬結構以減少散熱損失，采用重量輕的退火爐網帶和低摩擦 的 運動部件以減少退火爐傳動的電能損耗等。然而，熱瓶從退火爐熱端向冷端移動時所帶走的 相當可觀的熱量卻不是機械構造方面的措施所能阻止的。針對這種情況，德國PENNEKAMP可 編程控器電加熱退火爐編制了一個獨特的“熱量回收”程序(梯形圖邏輯)，控制退火爐內部 的氣流運動——在退火爐內部建立一個逆玻璃瓶傳送方向的氣流，以阻止這一部分熱量的流 失，為退火爐節能技術開辟了一個新途徑，采用此熱量回收技術的德國PENNEKAMP電退火爐的設備布置。該退火爐共 有8個控制段，前4段為加熱段，第5段為過渡段(中性段)，后3段為冷卻段(每段長2250mm， 退火爐總長29.8m，最寬處為6235mm，網帶寬度5250mm)。它除裝備了與前述波曼電退火爐一 樣的基本部件——電加熱元件、鼓風機之外，還有用作“熱量回收”的第6段上方的排氣 風機和第7、8段上方的吸氣風門。靠退火爐上方循環風機的鼓風作用，吸氣風門從外部 空間向爐膛吸進冷氣，建立起使氣流吹向熱端的正壓(為保證正壓的建立，退火爐爐膛的冷 端出口門須盡可能關閉，高于制品5～10mm，而熱端入口門開得較大，高于制品50～70m m)。通過調節排氣風機的風門開度，調節吹向熱端的氣流量(逆向氣流量)(圖10)。
PENNEKAMP電加熱退火爐(控制段)設備對吸氣風門和排氣風門開度的調節，是由可編程控器輸出端輸出信號接通電動執行機構的 正反轉回路進行的(這個電路從略)。該退火爐的可編程控器系統部件包括：PLC-5/11可編程 控器，Panelvi ew1200操作員接口，32位數字輸入卡(2塊)，32位數字輸出卡(4塊)及模擬輸入卡(1塊)。其 基本構成與前述波曼 系統相同，只是由于所用I/O模塊的不同，熱電偶毫伏信號需經專用器件轉換后才接到 模擬輸入卡，對晶閘管的控制信號則是來自數字輸出卡的“開關”信號，而不是連續信號。
PENNEKAMP電退火爐熱風循環技術可編程控器內部的“熱量回收”梯形圖邏輯的基本點，是根據#1段、#5段和#8段的溫 度 確定排氣風門和吸氣風門的開度以控制逆向氣流量。例如，當#1段溫度低于下限，應增加 逆向氣流量(關小排氣風門)，使#3、#4及#5段的熱量向熱端回送。當#1段溫度上升 到高于下限值，而此時#3、#4及#5段的溫度若仍高于上限，則應繼續保持較大的逆向 氣流量，以回送多余的熱量(減少#1段從電加熱元件吸取的熱量)。至#5段溫度低于下限 值時，才減少逆向氣流量(開大排氣風門)，以讓#5段溫度回升。由于#8段溫度受冷端噴 涂 的溫度制約需保持在一定數值，故吸氣風門應隨#8段溫度的升降而開大或關小。而吸氣風 門開度的變化又會影響到逆向氣流量，故在吸氣風門開度變化的同時，排氣風門的開度應隨 之相應變化，以保持根據#1段和#5段溫度所確定的逆向氣流量不變。
