真空退火爐的發(fā)展歷程和應用現(xiàn)狀

　　由于真空熱處理技術具有無脫碳、無氧化、脫脂、脫氣、表面質量好、變形微小、熱處理零件綜合力學性能優(yōu)異、使用壽命長、無公害、無污染等優(yōu)點。因此，幾十年來，在上真空熱處理技術始終是金屬熱處理技術發(fā)展的熱點。
 

　　美國能源部工業(yè)技術廳、美國金屬學會熱處理學會等權wei部門針對美國熱處理工業(yè)21世紀的發(fā)展遠景進行了預測，未來對熱處理工業(yè)質量要求高，生產效率不斷得到提高，控制效果好，工作環(huán)境衛(wèi)生，清潔無污染，生產中采用智能系統(tǒng)控制對標準的閉環(huán)控制系統(tǒng)進行控制，提高產品的性能，控制結果使工藝時間減少一半，大大地降低成本。
 

　　這些設想，為真空熱處理技術的發(fā)展提供了廣闊的平臺和機遇，同時促進了現(xiàn)有的各種控制策略在真空熱處理設備控制系統(tǒng)中的應用。
 

　　早在20世紀20年代，美國無線電公司就研制了VAC-10型真空熱處理爐。1949年美國芝加哥一家企業(yè)將真空熱處理應用于生產中，這是真空熱處理技術工業(yè)應用的起點，至今已逾半個多世紀。對于真空熱處理爐，發(fā)展的較為，生產的真空熱處理爐性能指標比較高、有很好的實用價值。如美國的VFS公司，法國的ECM公司，俄羅斯爾熱爾夫公司，對于像大型真空爐這樣爐膛體積大，有效工作區(qū)范圍大、真空度要求高的控制系統(tǒng)，美國的VFS公司不但具備完善的理論基礎，而且在應用上還具有強的實踐操作能力。真空熱處理設備采用PLC做為控制系統(tǒng)核心，在很大程度上便于系統(tǒng)的擴展，能夠適應工業(yè)生產過程的各種需要，是一種理想的熱處理過程自動控制系統(tǒng)產品。溫度控制策略方法形式多樣，包括自適應PID，模糊控制、神經網(wǎng)絡、遺傳算法等。系統(tǒng)總體通用性強，控制功能完善，組態(tài)靈活和安裝簡單規(guī)范，操作顯示集中和人機界面友好，數(shù)據(jù)處理和調試方便，運行安全可靠和控制效果好以及造價低等優(yōu)點。
 

　　在真空退火爐溫度控制系統(tǒng)方面，2006年，日本RKC儀表公司開發(fā)出一種的軌道安裝式高密集度多用溫度控制系統(tǒng)，用于真空退火爐設備的加熱溫度自動控制，該控制系統(tǒng)型號為SRZ DIN型，其控制度為0.2%級，系統(tǒng)掃描周期為250ms。該控制系統(tǒng)根據(jù)控制對象方式可以分為單加熱控制和加熱/冷卻控制兩種型號，控制模式分為位式控制、比例控制和多級控制三種。為了滿足大型真空退火爐加熱溫區(qū)多的要求，該控制系統(tǒng)具有擴展功能，多可擴展至16個功能模塊，每個功能模塊可以控制4個單加熱溫區(qū)或者8個加熱/冷卻溫區(qū)。每個模塊具有10個標準信號輸入通道，可以從工業(yè)現(xiàn)場采集標準的熱電偶信號、電壓或者電流信號，具有很強的兼容性。出于真空退火生產工藝中對設備的正常運行要求*，該加熱控制系統(tǒng)針對這一要求設計了很多報警功能，包括控制回路開斷報警、加熱電阻帶熔斷報警、控制網(wǎng)絡故障報警等，很好的滿足了真空退火的生產工藝要求。另外，該加熱控制系統(tǒng)采用集成化設計，整個系統(tǒng)被集成安裝在一個控制盤內，外部控制面板界面清晰，人機交互性能好，檢修維護方便，克服了以往真空退火溫度控制器存在分散性的弊端。
 

　　智能控制是一門新興的交叉前沿學科，是自動控制學科發(fā)展過程中一個嶄新的階段。目前智能控制的研究與應用已深入到眾多的領域，例如航空航天、軍事、工業(yè)以及冶金行業(yè)等。智能控制的發(fā)展過程經歷了一下階段：
 

　　20世紀20年代，布萊克、奈奎斯特和博德在貝爾實驗室的一系列工作中奠定了經典反饋控制理論基礎。經典控制理論是對由微分方程和差分方程描述的動力學系統(tǒng)進行控制的理論和方法，研究的是單變量常系數(shù)線性系統(tǒng)，只適用于單輸入單輸出控制系統(tǒng)(SISO)。
 

　　20世紀60年代以后，產生了線性系統(tǒng)理論、*優(yōu)控制理論、系統(tǒng)辨識、隨機控制理論、自適應控制理論和魯棒控制理論等現(xiàn)代控制理論?，F(xiàn)代控制理論主要表現(xiàn)為控制對象結構的轉變、分析方法的改變、研究方法的改變和建模手段的改變等幾個方面。
 

　　20世紀60年代初，F(xiàn).W.Smiths 首先采用性能模式識別器來學習*優(yōu)控制方法，試圖用模式識別技術來解決復雜系統(tǒng)的控制問題，1965年，美國加利福尼亞大學伯克利分校的扎德(L.A.Zadeh)教授提出了模糊集合理論，為模糊控制奠定數(shù)學基礎。
 

　　20世紀70年代初，普渡大學傅京孫(K.S.Fu)等人從控制論的角度總結了人工智能技術與自適應、自組織、自學習控制的關系，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術與控制理論的交叉。
 

　　20世紀70年代中期，智能控制在模糊控制的應用上取得了重要的進展。1974年英國倫敦大學瑪麗皇后分校的E.H.Mamdani教授把模糊理論用于控制領域，把扎德教授提出的IF-Then型模糊控制規(guī)則用于模糊推理，通過實驗取得了良好的結果。
 

　　20世紀80年代后，專家系統(tǒng)技術的逐漸成熟和神經網(wǎng)絡研究的重大突破，使得智能控制的研究和應用領域逐步擴大。
 

　　20世紀90年代以后，智能控制的研究勢頭異常迅猛，智能控制進入了應用階段，其應用研究領域由工業(yè)過程控制擴展到軍事、航天航空等高科技領域。模糊技術的發(fā)展已經相當成熟，模糊控制在工業(yè)控制中的比重日益增加并取得了良好的控制效果。