山東一然天然氣鍛造爐主要供各類金屬結構件和其它機件進行熱處理之用。根據(jù)各類鍛件熱處理件的不同，對控溫度和爐溫均勻性有不同的要求。在實際應用中經常接觸到控溫度要求在±5℃以內，有效工作區(qū)溫度場均勻性在±10℃以內的爐子。這樣往往對現(xiàn)場調試人員具有很高的要求。 

1 天然氣鍛造加熱爐PID溫度控制系統(tǒng) 

蓄熱式鍛造爐自動控制系統(tǒng)是采用由上位機、智能控制儀表（包括溫度控制儀、溫度檢測儀和壓力控制儀表等）和可編程控制器（PLC）組成?？販胤绞讲捎枚鄥^(qū)段程序分區(qū)控制，采用具有與智能溫控儀表相連接的調溫、高速時間比例控制燃燒器方式控制加熱，具備手動和自動點火功能，并對火焰進行檢測，各區(qū)主控儀表與上位機進行雙向通信。原則上所有工藝的控制參數(shù)設定由上位機，但作為直接控制裝置的可編程控制器也要求自身具備同時對溫度和時間統(tǒng)一編程的功能，具備獨立的溫度、時間的設定和測量顯示功能。當上位機發(fā)生故障時，各區(qū)溫度主設定控制可獨立的工藝自動控制。燒嘴采用天然氣亞高速燒嘴。通過實際爐溫信號及各燒嘴控制器返回的實際工作狀態(tài)信號，經過計算處理，輸出控制各個燒嘴的啟動停止以及工作時間。 

智能溫控儀表的控制功能主要由控制算法來實現(xiàn)，可輸入各種控溫信號，往往本身具有PID模塊，可以對爐內溫度進行PID調節(jié)，從而使爐膛內溫度達到控制要求。PID就是比例微分積分的簡稱，由于其原理簡單，可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)控制領域被廣泛的應用，調節(jié)這三個參數(shù)的值就可以調節(jié)系統(tǒng)的性能。比例參數(shù)主要是調節(jié)系統(tǒng)的響應快慢，它的值越大達到設定值的速度就會越快，越小則越慢。比例的值越大則響應速度越快，雖然達到設定值的速度會變快，但是往往會出現(xiàn)沖過頭的現(xiàn)象。 為了消除這種現(xiàn)象的發(fā)生，我們就會用到積分。積分主要是調節(jié)系統(tǒng)到達設定值后的穩(wěn)定性，它的值越大則穩(wěn)定性就越好，但是所有的事物都是有兩面性的，越穩(wěn)定說明要改變設定值就會需要更長的時間來反應。為了使設定值變化后改變的更快，在控制系統(tǒng)中又加入了微分。微分值越大，穩(wěn)定后設定值改變變化的就越快。三個參數(shù)相互影響相互制約，一般都是先調節(jié)比例然后在加入積分，是微分。 

2 天然氣鍛造爐分段PID參數(shù) 

常規(guī)PID控制也有許多不足之處，突出的一點就是有關PID參數(shù)的問題。而且PID參數(shù)一旦整定好，便只能固定地實用于一種工況。但實際的大多數(shù)生產過程都具有非線性，且特性隨時間的變化而變化，顯然固定的一組參數(shù)是不能滿足這種變化的。其次，常規(guī)PID的參數(shù)只能為滿足生產過程制目標的某一方面要求而整定的。而之中人們要求的“設定值跟蹤特性”和“干擾抑制特性”卻往往滿足不了要求，使控制效果達不到較優(yōu)；

天然氣加熱爐物件的熱處理工藝曲線基本上都是由升溫、保溫和降溫3種形式來組成的。根據(jù)熱處理件的不同，組成不同的工藝曲線。調試過程中筆者發(fā)現(xiàn)，在升溫階段將PID參數(shù)整定好后在保溫和降溫時，溫度往往控制的不是很好，在保溫階段修改PID參數(shù)又導致前面升溫階段控溫出現(xiàn)偏差，反復調試多次都不能在整個工藝過程中始終達到很好的控溫效果。經過反復研究發(fā)現(xiàn)每段工藝都有自己獨立的特性，每段都設一個PID參數(shù)就可以在各自的控溫過程中達到較好的控溫效果，于是筆者在工藝運行在各個工藝段時，由PLC將特定參數(shù)賦予智能控制儀表中，從而達到每個分段都有自己的PID控制參數(shù)。由于各個不同階段都賦予了相對應的控制參數(shù)，因此，經現(xiàn)場反復測試，每個控制段都能達到很好的控制效果，運行效果良好。 

3 天然氣鍛造爐限幅控制 

PID溫度控制系統(tǒng)由于外界對爐內溫度會有不同程度的干擾，偶爾會出現(xiàn)溫度波動超出范圍的現(xiàn)象，因此，在程序中加入限幅控制，即當溫度大于一定的值時，繞過智能溫控儀表，不由其PID控制燒嘴，而是將燒嘴直接關閉，當溫度小于一定的值時開啟燒嘴進行加熱，這樣可以保證智能溫控表在其控制的有效范圍內發(fā)揮較優(yōu)的控溫效果，消除了較大的溫度波動對控制造成的影響，使系統(tǒng)運行更穩(wěn)。 

4 天然氣鍛造爐系統(tǒng)運行效果 

經現(xiàn)場調試發(fā)現(xiàn)，經過天然氣鍛造加熱爐PID溫度控制系統(tǒng)PID參數(shù)分段控制和對溫度大波動進行的限幅控制后，熱處理工藝曲線控制效果相當良好。