本课题中退火炉是由配电柜、助燃风机、加热区、电机、电气单元、控制系统、操作界面等构成。采用的是连续比例燃烧控制系统，该系统是由温度传感器K型热电偶检测对应温区加热炉温，热电偶信号送入PLC，PLC进行控制运算后，输出控制量可调整空气比例调节阀，调节阀门的开度，再由空燃比例阀自动调整进入炉体的燃气量，并由热电偶K检测值控制对应的设定值和空气比例调节阀的设定值，确定该系统烧嘴开启数量；从而达到温度及温度场的控制。

2。1。1 退火炉组成结构

根据无缝钢管生产的热处理工艺，全炉烧嘴共分8个控制区 ，分别控制8个温度：一区上、一区下，三~五区，六~八区。其中一区上、一区下共14个烧嘴，分别对应控制热电偶K01s和K01x；三~五区每区皆2个烧嘴，分别对应控制热电偶K03~K05。六~八区每区皆2个烧嘴，分别对应控制热电偶K06~K08。以及烟气循环控制、冷却水供水自动恒压控制；一台助燃风机（热风组和冷风组合用），分别控制热风组和冷风组。

一台热风组和冷风组合用的助燃风机：总风压控制采用压力变送器Y02a提供信号，由风机变频实现恒压控制，可设置风压并显示风机频率及风压。通过换热器提供预热空气，供热风组供风。冷风总管配置压力变送器Y02b提供信号，由执行器ZK02b调节蝶阀实现恒压控制，可设置风压并显示执行器开度及风压。烧嘴01~14#供热风，其中01~08#配供风执行器；15~20#供冷风，配供风电磁阀。

2。1。2 退火炉主要功能分析

   （1）炉温控制原理

通过热电偶检测对应温区加热炉温，热电偶信号送入PLC，PLC进行控制运算后，输出控制量调节空气比例调节阀，改变阀的开关比例，由空燃比例阀自动调节进入炉体的燃气量，并由控制热电偶K检测值对应设定值，对应空气比例调节阀的设定值，确定该系统烧嘴开启数量；从而达到温度及温度场的控制。

烧嘴01~14#供风管分为上下区，由控制热电偶K01s、K01x提供信号，分别对应主执行器ZK03s、ZK03x调节蝶阀实现恒温控制，并显示主执行器的开度，显示对应烧嘴火焰的大小及启动/关闭状态。一区上控制烧嘴为03、04#，07、08#，11、12#，其中03、04#和07、08#这两对烧嘴各自配一个执行器；一区下控制烧嘴为01、02#，05、06#09、10#，13、14#，其中01、02#和05、06#这两对烧嘴各自配一个执行器。图2。1所示为火焰检测及自动烧嘴控制器的原理图。

图2。1 火焰检测及自动烧嘴控制器

   （2）风机控制

由风压变送器将检测信号送入PLC，由PLC进行PID运算，调节助燃风机变频器频率，从而达到调节风压的目的。

   （3）烟气循环控制

抽排烟风机采用微压差变送器提供信号，然后由抽排烟风机变频实现恒压控制，并显示风机频率和炉口压力。炉口压力、风机频率、对闭、对比周期和调整量通过自动调整设置。

   （4）冷却水供水自动恒压控制文献综述

冷却水供水自动恒压控制有压力传感器提供压力模拟信号，通过水泵变频实现恒压控制，并显示水泵频率和共供水压力。

2。2 系统方案的设计

退火炉整个控制系统分为两个部分，分别为上位机和下位机，本文注重介绍下位机控制系统。退火炉的控制系统是通过工控机将指令传送给PLC的各个输入模块进行计算，输出给各个控制现场的控制点，见下图2。2所示。

图2。2 控制系统结构图

本控制系统有两个操作模式：一个是联机自动模式，另一个是手动模式。连接自动模式是在正常情况下操作模式，当温度高于设定值时自动降温，当温度低于设定值自动升温。这个自动调节是用PID程序进行控制的，同时也是本课题的研究要点。