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真空退火炉国外的发展历程和应用现状

日期:2020-11-04浏览:381次

  由于真空热处理技术具有无脱碳、无氧化、脱脂、脱气、表面质量好、变形微小、热处理零件综合力学性能优异、使用寿命长、无公害、无污染等优点。因此,几十年来,在上真空热处理技术始终是金属热处理技术发展的热点。
 
  美国能源部工业技术厅、美国金属学会热处理学会等权wei部门针对美国热处理工业21世纪的发展远景进行了预测,未来对热处理工业质量要求高,生产效率不断得到提高,控制效果好,工作环境卫生,清洁无污染,生产中采用智能系统控制对标准的闭环控制系统进行控制,提高产品的性能,控制结果使工艺时间减少一半,大大地降低成本。
 
  所有这些设想,为真空热处理技术的发展提供了广阔的平台和机遇,同时促进了现有的各种先进控制策略在真空热处理设备控制系统中的应用。
 
  早在20世纪20年代,美国无线电公司就研制了VAC-10型真空热处理炉。1949年美国芝加哥一家企业将真空热处理应用于生产中,这是真空热处理技术工业应用的起点,至今已逾半个多世纪。对于真空热处理炉,国外发展的较为先进,生产的真空热处理炉性能指标比较高、有很好的实用价值。如美国的VFS公司,法国的ECM公司,俄罗斯尔热尔夫公司,对于像大型真空炉这样炉膛体积大,有效工作区范围大、真空度要求高的控制系统,美国的VFS公司不但具备完善的理论基础,而且在应用上还具有非常强的实践操作能力。国外真空热处理设备采用PLC做为控制系统核心,在很大程度上便于系统的扩展,能够适应工业生产过程的各种需要,是一种理想的热处理过程自动控制系统产品。温度控制策略方法形式多样,包括自适应PID,模糊控制、神经网络、遗传算法等。系统总体通用性强,控制功能完善,组态灵活和安装简单规范,操作显示集中和人机界面友好,数据处理和调试方便,运行安全可靠和控制效果好以及造价低等优点。
 
  在真空退火炉温度控制系统方面,2006年,日本RKC仪表公司开发出一种新型的轨道安装式高密集度多用温度控制系统,用于真空退火炉设备的加热温度自动控制,该控制系统型号为SRZ DIN型,其控制准确度为0.2%级,系统扫描周期为250ms。该控制系统根据控制对象方式可以分为单加热控制和加热/冷却控制两种型号,控制模式分为位式控制、比例控制和多级控制三种。为了满足大型真空退火炉加热温区多的要求,该控制系统具有强大的扩展功能,多可扩展至16个功能模块,每个功能模块可以控制4个单加热温区或者8个加热/冷却温区。每个模块具有10个标准信号输入通道,可以从工业现场采集标准的热电偶信号、电压或者电流信号,具有很强的兼容性。出于真空退火生产工艺中对设备的正常运行要求极高,该加热控制系统针对这一要求设计了很多报警功能,包括控制回路开断报警、加热电阻带熔断报警、控制网络故障报警等,很好的满足了真空退火的生产工艺要求。另外,该加热控制系统采用集成化设计,整个系统被集成安装在一个控制盘内,外部控制面板界面清晰,人机交互性能好,检修维护方便,克服了以往真空退火温度控制器存在分散性的弊端。
 
  智能控制是一门新兴的交叉前沿学科,是自动控制学科发展过程中一个崭新的阶段。目前智能控制的研究与应用已深入到众多的领域,例如航空航天、军事、工业以及冶金行业等。智能控制的发展过程经历了一下阶段:
 
  20世纪20年代,布莱克、奈奎斯特和博德在贝尔实验室的一系列工作中奠定了经典反馈控制理论基础。经典控制理论是对由微分方程和差分方程描述的动力学系统进行控制的理论和方法,研究的是单变量常系数线性系统,只适用于单输入单输出控制系统(SISO)。
 
  20世纪60年代以后,产生了线性系统理论、*优控制理论、系统辨识、随机控制理论、自适应控制理论和鲁棒控制理论等现代控制理论。现代控制理论主要表现为控制对象结构的转变、分析方法的改变、研究方法的改变和建模手段的改变等几个方面。
 
  20世纪60年代初,F.W.Smiths 首先采用性能模式识别器来学习*优控制方法,试图用模式识别技术来解决复杂系统的控制问题,1965年,美国加利福尼亚大学伯克利分校的扎德(L.A.Zadeh)教授提出了模糊集合理论,为模糊控制奠定数学基础。
 
  20世纪70年代初,普渡大学傅京孙(K.S.Fu)等人从控制论的角度总结了人工智能技术与自适应、自组织、自学习控制的关系,提出了智能控制的概念,并正式提出智能控制是人工智能技术与控制理论的交叉。
 
  20世纪70年代中期,智能控制在模糊控制的应用上取得了重要的进展。1974年英国伦敦大学玛丽皇后分校的E.H.Mamdani教授把模糊理论用于控制领域,把扎德教授提出的IF-Then型模糊控制规则用于模糊推理,通过实验取得了良好的结果。
 
  20世纪80年代后,专家系统技术的逐渐成熟和神经网络研究的重大突破,使得智能控制的研究和应用领域逐步扩大。
 
  20世纪90年代以后,智能控制的研究势头异常迅猛,智能控制进入了应用阶段,其应用研究领域由工业过程控制扩展到军事、航天航空等高科技领域。模糊技术的发展已经相当成熟,模糊控制在工业控制中的比重日益增加并取得了良好的控制效果。

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