基于AT89S52新型可控燃气炉.doc

基于AT89S52新型可控燃气炉.doc基于AT89S52新型可控燃气炉
【摘要】传统燃气炉对设备进行热处理时，炉内温度的是 工作人员凭经验控制燃气炉的进气量来实现，因此炉内温度 常常不能满足工艺要求，造成热处理效果不理想。本文提出 采用AT89S52单片机来实现对燃气炉内温度的自动控制。由 此构成的可控型燃气炉对设备进行热处理时，处理效果更能 符合工艺的要求。
【关键词】AT89S52；燃气炉；高温电磁阀；温度控制; 热处理效果
一、引言
用大型可控燃气炉（炉膛长12m、）对设 备进行热处理时，炉内温度、加热速率、恒温温度和冷却速 率是决定热处理效果的几个重要参数。在热处理过程中，工 作人员要根据工艺要求始终关注着燃气炉中温度的变化，经 常调节燃气炉进气量的大小以达到控制炉内温度的高低。由 于燃气炉的容积较大，且燃气炉各进气点的进气大小也很难 控制到一样，故燃气炉内各部分的温差也较大。在一次设备 的热处理过程中，工作人员往往要进行数十次进气量的调 整，这不仅增大了劳动强度，更重要的是由于燃气炉进气量 大小的调节幅度是工作人员手动进行的，加上十几个进气点 操作的先后次序，温度变化的滞后性，故常常会因为操作不
当而引起燃气炉内各处温差较大或温升速率偏离热处理工 艺要求过多（如去应力退火工艺的温升速率是 100-150°C/h）,使得被处理的设备可能会由于严重网状而产 生裂纹；有时也可能会因为加热不足或过热等现象，使得被 处理的设备表现出硬度不足、球化不完全或晶粒粗大、碳化 物粗厚等现象。
二、基于AT89S52的可控燃气炉
基于AT89S52的新型可控燃气炉的系统结构如图1所 示。为实现对燃气炉进气量均匀的控制，将原来一个进气点 上只有一个喷嘴设计为一个进气点上有三个喷嘴，这样燃气 炉由原来的14个喷嘴增加至42个喷嘴。调整每个喷嘴的直 径使总的进气量保持不变。控制系统在工作过程中视炉膛内 温度的高低来决定打开几个喷嘴。另外，为准确反映炉内温 度，温度检测点也由原来的炉膛左右各两个变成左右各四 个，再加顶部四个，总共设有12个温度检测点。由于单片 机具有应用灵活、可靠性好及性能/价格比高等特点，故系 统选用ATMEL公司的AT89S52单片机作为系统数据采集、逻 辑控制及实现PID调节的主控单元；选用ZCZG高温电磁阀 作为进气控制的执行元件。
新型可控燃气炉系统由单片机、键盘、显示器、报警系 统、ZCZG高温电磁阀等模块组成。键盘模块用来完成给定温 度的设置、系统的启动、复位、通道号的选择和报警信号的
取消等功能；通过键盘切换可显示炉内任一个检测点的温 度；系统的控制信号是根据传感器所检测到的温度值与给定 温度值进行PID运算后得到一个宽度可调的脉冲信号，该信 号经I/O接口输出，通过光电耦合隔离后直接驱动可控硅对 ZCZG高温电磁阀进行控制；电磁阀通电后，阀中的连杆被提 升，之后转轴开始转动并作用于导阀从而打开主阀，断电后, 在衔铁自重及返回弹簧作用下关上导阀，靠压差关闭主阀； 当系统温升速率大于给定温升速率或恒温时温度偏离给定 范围，系统都会为发出声光报警。为便于事后分析炉内各点 温度对设备热处理效果的影响，系统扩展了一片数据存储器 用于存放热处理过程中炉内各点的温度值。
随着面向控制的单片机的广泛应用，PID调节器的控制 已经可以由软