Zusammenfassung: Dieser Artikel befasst sich mit der Anwendung eines neuartigen Temperaturreglers im Temperaturregelungssystem des Tianjin-Ofens. Zusammensetzung, Funktionsprinzipien, Leistung und Funktionen der Komponenten des Temperaturregelungssystems werden detailliert erläutert. Funktionsweise und Anwendungseffekte des Systems werden analysiert und erklärt. Abschließend wird hervorgehoben, dass dieses Temperaturregelungssystem ein vielseitig einsetzbares, wirtschaftliches und effektives neuartiges Temperaturregelungssystem darstellt, das eine breite Anwendung verdient. Schlüsselwörter: Temperaturregelung im Ofen, Intelligente Steuerung, Ofentemperatur AI-808P 1. Einleitung Der Tianjin-Ofen besteht im Wesentlichen aus einem Walzenantriebssystem und einem Temperaturregelungssystem. Das ursprüngliche Temperaturregelungssystem des Tianjin-Ofens bestand hauptsächlich aus Schützen und Temperaturmessgeräten. Die Gesamtleistung des Heizsystems des Tianjin-Ofens betrug 546 kW und war in 5 Heizzonen unterteilt. Das Heizelement bestand aus Eisen-Chrom-Aluminium und hatte einen Betriebstemperaturbereich von 0 bis 1100 °C. Zur Temperaturmessung wurden Nickel-Chrom-Nickel-Silizium-Thermoelemente verwendet, die Temperaturanzeige erfolgte über einen Kreisdiagramm-Temperaturschreiber. Dieser steuerte gleichzeitig die Relaisheizung, welches wiederum den Schütz zum Öffnen und Schließen ansteuerte. Dadurch wurde sichergestellt, dass die Heiztemperatur im Wesentlichen der Solltemperatur entsprach. Die Heizung wurde mit einem 380-V-Drehstromnetzteil versorgt. Die Heizelemente waren sternförmig an der Ober- und Unterseite des Ofens angeordnet. Dieses Temperaturregelungssystem weist mehrere Nachteile auf, insbesondere in folgenden Punkten: (1) Die Regelung erfolgte in drei Stufen (Heizen, Halten, Stopp). Dies führte zu großen Temperaturschwankungen und einer geringen Regelgenauigkeit (±10 °C). Die Heizleistung war nicht regulierbar, was wiederum zu hohem Energieverbrauch und geringer Heizeffizienz führte. Die häufigen Schaltvorgänge der Relaiskontakte verursachten starken Verschleiß. Die Ausfallrate stieg jährlich und stellte eine ernsthafte Bedrohung für die Produktion dar. (2) Das Temperaturregelungsinstrument ist stark veraltet und weist Störungen wie Steuerungsfehlfunktionen auf. Die Regelgenauigkeit des Instruments erfüllt nicht mehr die Anforderungen moderner Produktionsprozesse. Zudem ist das Instrument wartungsintensiv. (3) Das System ist laut und vibriert im Betrieb stark (aufgrund mangelhaften Schützeingriffs). Dadurch können sich die Komponenten des Schützmechanismus leicht lösen, was zu starker Überhitzung an den Verbindungen und somit zu Bränden und anderen elektrischen Störungen führen kann. 2.2.1 Zusammensetzung des neuen Temperaturregelungssystems Das neue Temperaturregelungssystem besteht aus Niederspannungs-Steuerungskomponenten wie Temperaturreglern, Thyristor-Triggerschaltungen und papierlosen Schreibern. Das System umfasst einen Zufuhrschrank und drei Steuerschränke. Diese steuern jeweils die Hauptstromversorgung des Tianjin-Ofens, das Fünf-Zonen-Heizsystem und die Ofentürantriebssteuerung (Schrittsteuerung der vorderen und hinteren Ofentüren). Details hierzu: 2.1.1 Betrieb des Zufuhrschranks Der Betrieb des Zufuhrschranks umfasst das Öffnen und Schließen. Die Anzeigen am Bedienfeld umfassen Spannungsanzeige, Anzeige der normalen Stromversorgung, Anzeige der Leistungsschalterabschaltung und Wirkleistungsmessung. 2.1.2 Ofentürantriebssystem Das Ofentürantriebssystem steuert das Anheben der vorderen und hinteren Ofentüren. Es arbeitet im Tippbetrieb und verfügt über eine obere und untere Endanschlagsregelung sowie eine Hubverriegelung. 2.1.3 Steuerstromversorgungssystem Die Steuerstromversorgung versorgt hauptsächlich den Fünf-Zonen-Heizkreislauf sowie die Instrumente und Ofentüren mit Strom. Zur Gewährleistung der Sicherheit und Zuverlässigkeit der Instrumente wird ein 380-V-/220-V-Trenntransformator verwendet. Die Stromversorgung wird durch Öffnen und Schließen der entsprechenden Leistungsschalter und Betätigung der zugehörigen Tasten gesteuert. 2.1.4 Betrieb des Fünf-Zonen-Heizkreislaufs Der Betrieb des Fünf-Zonen-Heizkreislaufs ist in Einzel- und Verriegelungsbetrieb unterteilt. Im Einzelbetriebsmodus wird die entsprechende Taste auf Einzelbetrieb gestellt. In diesem Fall wird die Stromversorgung jeder Zone durch Betätigung der Start-/Stopp-Tasten der jeweiligen Zone ein- und ausgeschaltet. Die entsprechende Kontrollleuchte leuchtet auf, wenn die Stromversorgung ein- oder ausgeschaltet ist. Im Verriegelungsmodus wählen Sie die Verriegelungsposition, drücken die Starttaste, der Schütz jeder Zone schaltet ein und die entsprechende Betriebsanzeigeleuchte leuchtet auf; drücken Sie die entsprechende Verriegelungsstopptaste, der Schütz jeder Zone schaltet aus und die entsprechende Stoppanzeigeleuchte leuchtet auf. Vor dem Verriegelungs- oder Einzelbetrieb befinden sich die Leistungs- und Steuerschalter jeder Zone in geschlossener Position. 2.1.5 Papierloser Schreiber (EN880) Die Hauptfunktionen des EN880 sind: ein umfangreiches Display; leistungsstarke Einstellfunktionen; umfassende Ablaufverarbeitung; praktische Festplattenfunktionen; komfortable Datenstatistikfunktionen; flexible Alarmfunktionen; zuverlässige Kommunikationsfunktionen; und eine mitgelieferte Datenverwaltungssoftware. 2.1.6 Yudian AI-808PAXI2 Temperaturregler 2.1.6.1 Leistung des Yudian AI-808PAXI2 Temperaturreglers: Das programmierbare Gerät AI-808P wird in Anwendungen eingesetzt, die eine automatische Sollwertänderung gemäß einem bestimmten Zeitmuster erfordern. Es verfügt über leistungsstarke Programmier- und Bedienfunktionen und erhöht so den Automatisierungsgrad der Steuerungstechnik. Es bietet eine 50-Segment-Programmierung, mit der beliebige Anstiegs- und Abfallraten der Sollwerte eingestellt werden können. Programmierbare/bedienbare Befehle wie „Springen“, „Starten“, „Pause“ und „Stoppen“ stehen zur Verfügung, und das Programm kann während des Betriebs geändert werden. Es verfügt über eine bidirektionale Ereignisausgangsfunktion. Der Alarmausgang kann die Verriegelungsfunktionen anderer Geräte steuern und so die Automatisierungsfähigkeit der Anlage weiter verbessern. Externe Schalter können installiert werden, um Programmstarts, -pausen und -stopps durchzuführen und so Verriegelungen, synchrone Starts oder eine komfortable Bedienung zu realisieren. Es verfügt über einen Stromausfall-Modus, eine Messwert-Startfunktion und eine Vorbereitungsfunktion, die eine effizientere und vollständigere Programmausführung gewährleisten. 2.1.6.2 Funktionen und Konzepte: Programmsegment: Die Segmentnummern reichen von 1 bis 30. Das aktuelle Segment (STEP) gibt das aktuell ausgeführte Segment an. **Sollzeit: ** Bezeichnet die für das Programmsegment festgelegte Gesamtlaufzeit in Minuten (gültige Werte: 1 bis 9999). **Laufzeit: ** Bezeichnet die Laufzeit des aktuellen Segments. Nach Erreichen der Sollzeit springt das Programm automatisch zum nächsten Segment. ** Sprung: ** Das Programmsegment kann so programmiert werden, dass es automatisch zu einem beliebigen Segment von 1 bis 30 springt und somit eine zyklische Steuerung ermöglicht. Sprünge können auch durch Ändern des STEP-Werts realisiert werden. **Start/Halten: ** Im laufenden Betrieb läuft das Programm weiter, und der Sollwert ändert sich gemäß der vorprogrammierten Kennlinie. Im Pausenmodus stoppt die Zeitmessung, und der Sollwert bleibt unverändert. Pausenvorgänge können im Programmsegment programmiert werden, und Pausen-/Startvorgänge können jederzeit manuell durchgeführt werden. Das Gerät behält seine Regelfunktion im Pausenzustand bei. **Stopp: ** Durch Ausführen eines Stoppvorgangs wird das Programm angehalten, die Laufzeit auf 0 zurückgesetzt, der Ereignisausgangsschalter zurückgesetzt und der Steuerausgang gestoppt. Durch Ausführen eines Startvorgangs im Stoppzustand startet das Gerät das Programm ab der durch STEP festgelegten Segmentnummer. Eine automatische Stoppfunktion kann im Programmsegment programmiert und der STEP-Wert gleichzeitig eingestellt werden. Der Stoppvorgang kann jederzeit manuell ausgeführt werden (nach der Ausführung wird STEP auf 1 gesetzt, kann aber vom Benutzer erneut geändert werden). Ereignisausgang: Erfolgt gemäß Programmablauf. Zwei Alarmschalter können während der Programmausführung gesteuert werden, um den synchronen oder verriegelten Betrieb verschiedener externer Geräte zu ermöglichen. Stromausfall-/Einschaltereignis: Bezeichnet das Einschalten des Geräts oder einen unerwarteten Stromausfall während des Betriebs; dem Benutzer stehen mehrere Behandlungsoptionen zur Auswahl. Der Benutzer kann den Betriebszustand des Geräts nach dem Einschalten durch Konfiguration der Geräteparameter (Start) festlegen. Vorbereitungs-/Messwertstartfunktion: Beim Programmstart und einer Abweichung zwischen der Ofentemperatur und der vom Gerät eingestellten Anfangstemperatur, die den positiven (bzw. negativen) Abweichungsalarmwert (dHAL und dLAL) überschreitet, gibt das Gerät nicht sofort einen Alarm aus. Stattdessen korrigiert es den Messwert, bis dessen Fehler unterhalb des Alarmwerts liegt. In diesem Fall pausiert das Programm den Timer und gibt erst dann ein Alarmsignal aus, wenn die positiven und negativen Abweichungen die Anforderungen erfüllen. Anschließend wird das Programm neu gestartet. Die Vorbereitungs-/Messwertstartfunktion ist besonders nützlich für die Einstellung von Abschnitten mit unvorhersehbarer Heiz-/Kühlzeit. Sie kann in den Laufzeitparametern aktiviert oder deaktiviert werden. Die Funktion gewährleistet die Integrität der gesamten Programmkurve. Sie gleicht Unsicherheiten aus, die durch Abweichungen zwischen gemessenen und vorgegebenen Werten beim Start entstehen, und sorgt so für eine effiziente, vollständige und benutzerkonforme Programmausführung. 2.1.7 YuDian AIJK3 Phasenschieber-Trigger Die YuDian AIJK3-Serie ist ein intelligenter dreiphasiger Phasenschieber-Trigger und ein Dual-Purpose-Trigger für Nulldurchgänge, der auf Mikrocontroller-Technologie basiert. Er ist leistungsstark und äußerst zuverlässig und eignet sich für verschiedene Arten von industriellen Elektroöfen, einschließlich solcher mit Widerstandsdrähten, Siliziumkarbidstäben und Lasten mit transformatorbasierter Spannungsreduzierung, wie z. B. Siliziummolybdänstäbe und Wolframdrähte. Er kann auch zur Sanftanlaufsteuerung von Motoren eingesetzt werden. Hauptmerkmale des AIJK3: 0-20mA (0-5V)/4-20mA (1-5V) Signal-kompatibler Eingang; linearisierte Leistungskorrektur mittels Computertechnologie, die Ausgangsleistung ist proportional zum Eingangssignal bei ohmscher Last; Phasenausfallerkennung, Überstromerkennung und Alarmfunktionen; der AIJK3 verfügt außerdem über eine Thyristor-Durchbruch- und Lastunterbrechungserkennung; automatische Synchronisationsfunktion, keine Phasensequenzanpassung beim Anschluss der Thyristor-Triggerleitungen erforderlich; der AIJK3 benötigt sogar keine Polaritätsanpassung. Das Gerät nutzt vollständige optische Trennung und „Brandschutz“-Technologie, um höchste Zuverlässigkeit und minimale Störungen des Eingangs zu gewährleisten. Die Sanftanlauf-/Sanftstopp-Funktion mit einstellbarer Stromrückkopplung oder Verzögerungszeit eignet sich für Siliziummolybdänstäbe, Wolframglühfäden, Motoren und induktive Lasten. Das integrierte Schaltnetzteil kann direkt mit 220 V AC betrieben werden und verfügt über zwei DC-Ausgänge: 5 V und 24 V. AIJK3 alarmiert bei folgenden Bedingungen: Unterbrechung oder Phasenausfall im Hauptstromkreis; Unterbrechung des Hauptstromkreisschützes; Beschädigung der RC-Varistor-Absorption (beeinträchtigt nicht die Erwärmung). 2.1.8 Gerätesteuerung Die Gerätesteuerung ist in Einzel- und Verbundbetrieb unterteilt. Bei normaler Stromversorgung und Transformatorbetrieb sowie geschlossenen Leistungsschaltern in jedem Schaltschrank ermöglicht der Einzel-/Verbundschalter in Schaltschrank 2 die Auswahl zwischen Einzel- und Verbundbetrieb. Die Gerätesteuerung kennt drei Zustände: EIN, AUS und HALTEN. Der Einzelbetrieb steuert ein Gerät in einer Zone, während der Verbundbetrieb alle Geräte in den Zonen 1–5 steuert. Die drei Betriebszustände lassen sich durch kurzes Betätigen der Taste am Verbundtemperaturregler umschalten, unabhängig davon, ob es sich um Einzel- oder Verbundbetrieb handelt. Der Schaltvorgang ist in Abbildung 1 dargestellt. Wird der Schütz im Stoppzustand erregt, schaltet das Gerät automatisch in den Stoppzustand. Nach dem Anschließen des Hauptstromkreises können die Geräte in jeder Zone nur im Einzel- oder Verbundbetrieb in den Heizbetrieb wechseln. Dies dient dem Schutz des Schützmechanismus und der Kontakte. Denn ein unter Last eingeschalteter Schütz kann einen elektrischen Schlag an den Kontakten verursachen, was zu Kontaktkorrosion und verkürzter Lebensdauer führt. 3. 3.1 Funktionsprinzip des Temperaturregelungssystems Wie in Abbildung 2 dargestellt: Beim ersten Betrieb des Geräts AI-808PAXI2 wird die Selbstoptimierungsfunktion aktiviert und die optimalen MPT-Parameter werden schnell ermittelt. Der Selbstoptimierungsprozess nutzt die Ein-/Aus-Steuerung zur Systemanpassung. Nach 2-3 Schwingungen analysiert der Mikroprozessor im Gerät Periode, Amplitude und Wellenform der durch die Ein-/Aus-Steuerung erzeugten Schwingungen, um Regelparameter wie M5, P und T automatisch zu berechnen. Die Einführung des Experten-Selbstoptimierungssystems in den Geräten der AI-Serie reduziert nicht nur die Arbeitsbelastung der Bediener und vereinfacht die Bedienung, sondern verbessert auch die Regelgüte des Systems. Die Nulldurchgangs-Triggerung wird primär verwendet, da sie im Vergleich zur Phasenverschiebungs-Triggerung deutlich weniger Oberwellenbelastung im Stromnetz verursacht und die Zuverlässigkeit anderer elektrischer Geräte im Stromnetz nur minimal beeinträchtigt. 3.3 Zugehörige Funktionen des Geräts AI-808PAXI2 3.3.1 Ofentrocknung Nach der Reparatur des Ofenkörpers oder des Heizelements wird in der Regel eine Ofentrocknung durchgeführt, um den langfristig sicheren und zuverlässigen Betrieb von Ofenkörper und Heizelement zu gewährleisten und die Lebensdauer des Heizelements zu verlängern. Hierfür muss die Ofentrocknungskurve angepasst werden. Die Ofentrocknungskurve wird gemäß den entsprechenden Vorschriften für Heizöfen eingestellt. Sie umfasst in der Regel einen linearen Mehrzonenbetrieb: Die Temperatur wird mit einer bestimmten Rate erhöht, in der ersten Temperaturzone für eine bestimmte Zeit gehalten, dann werden die zweite und dritte Temperaturzone durchlaufen, und schließlich ist der Ofentrocknungsprozess abgeschlossen und die Betriebsphase beginnt. Um die Ofentrocknungskurve anzupassen, drücken Sie im Einschaltfenster des Geräts zweimal die Taste „Zykluseinstellung“, um „SCHRITT X“ auszuwählen, und ändern Sie den Wert von X auf 5. Betätigen Sie die Bedientasten des Geräts, um den Ofentrocknungsprozess zu starten. Nach Abschluss des Trocknungsprozesses schaltet das Gerät automatisch in die Produktionsphase und hält die zuvor eingestellte Produktionstemperatur. In diesem Fall müssen die anfänglichen Produktionstemperaturen C01 und C02 zuerst eingestellt werden, um nach dem Ofentrocknungsprozess anormale Temperaturbedingungen zu vermeiden. 3.3.2 Einstellungen für den Produktionsprozess des Geräts: Um einen Wert im Einschaltfenster einzustellen, drücken Sie die Pfeiltaste nach links, um „C01 XXXX“ auszuwählen. Verwenden Sie die Pfeiltasten nach oben oder unten, um XXXX als Produktionssollwert festzulegen. Drücken Sie anschließend die Pfeiltaste nach unten, um „C02 XXXX“ einzugeben und XXXX als Sollwert für die Produktionstemperatur festzulegen. Im Wärmespeichermodus sind die mit beiden Werten eingestellten Produktionstemperaturen identisch, wodurch das Gerät betriebsbereit ist. Wiederholen Sie den obigen Vorgang, um den Temperaturwert durch Ändern des Sollwerts XXXX anzupassen. Fazit: Dieses Temperaturregelungssystem läuft seit sechs Monaten zuverlässig. Die Trigger der Serien AI-808P und AIJK von Xiamen Yudian spielen dabei eine entscheidende Rolle. Sie gewährleisten eine extrem hohe Temperaturgenauigkeit (±1 °C im stationären Zustand), eine hochpräzise Temperaturregelung ohne Überschwingen sowie einen wartungs- und störungsfreien Betrieb. Das System ist einfach einzustellen und zu bedienen, wirtschaftlich und zuverlässig im Betrieb und spart Energie. Darüber hinaus verfügt es über eine hohe Störfestigkeit, was die Produktionseffizienz des Unternehmens deutlich steigert und den Automatisierungsgrad der Fabrik signifikant erhöht. Dieses Temperaturregelungssystem ist ein neuartiges, weit verbreitetes, wirtschaftliches und effektives Temperaturregelungssystem, das eine breite Anwendung verdient.