真空退火爐的發(fā)展歷程和應(yīng)用現(xiàn)狀

　　由于真空熱處理技術(shù)具有無(wú)脫碳、無(wú)氧化、脫脂、脫氣、表面質(zhì)量好、變形微小、熱處理零件綜合力學(xué)性能優(yōu)異、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)公害、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。因此，幾十年來(lái)，在上真空熱處理技術(shù)始終是金屬熱處理技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)。
 

　　美國(guó)能源部工業(yè)技術(shù)廳、美國(guó)金屬學(xué)會(huì)熱處理學(xué)會(huì)等權(quán)wei部門針對(duì)美國(guó)熱處理工業(yè)21世紀(jì)的發(fā)展遠(yuǎn)景進(jìn)行了預(yù)測(cè)，未來(lái)對(duì)熱處理工業(yè)質(zhì)量要求高，生產(chǎn)效率不斷得到提高，控制效果好，工作環(huán)境衛(wèi)生，清潔無(wú)污染，生產(chǎn)中采用智能系統(tǒng)控制對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，提高產(chǎn)品的性能，控制結(jié)果使工藝時(shí)間減少一半，大大地降低成本。
 

　　這些設(shè)想，為真空熱處理技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的平臺(tái)和機(jī)遇，同時(shí)促進(jìn)了現(xiàn)有的各種控制策略在真空熱處理設(shè)備控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。
 

　　早在20世紀(jì)20年代，美國(guó)無(wú)線電公司就研制了VAC-10型真空熱處理爐。1949年美國(guó)芝加哥一家企業(yè)將真空熱處理應(yīng)用于生產(chǎn)中，這是真空熱處理技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的起點(diǎn)，至今已逾半個(gè)多世紀(jì)。對(duì)于真空熱處理爐，發(fā)展的較為，生產(chǎn)的真空熱處理爐性能指標(biāo)比較高、有很好的實(shí)用價(jià)值。如美國(guó)的VFS公司，法國(guó)的ECM公司，俄羅斯?fàn)枱釥柗蚬?，?duì)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(guó)的VFS公司不但具備完善的理論基礎(chǔ)，而且在應(yīng)用上還具有強(qiáng)的實(shí)踐操作能力。真空熱處理設(shè)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(kuò)展，能夠適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的各種需要，是一種理想的熱處理過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)品。溫度控制策略方法形式多樣，包括自適應(yīng)PID，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等。系統(tǒng)總體通用性強(qiáng)，控制功能完善，組態(tài)靈活和安裝簡(jiǎn)單規(guī)范，操作顯示集中和人機(jī)界面友好，數(shù)據(jù)處理和調(diào)試方便，運(yùn)行安全可靠和控制效果好以及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。
 

　　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(kāi)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(shè)備的加熱溫度自動(dòng)控制，該控制系統(tǒng)型號(hào)為SRZ DIN型，其控制度為0.2%級(jí)，系統(tǒng)掃描周期為250ms。該控制系統(tǒng)根據(jù)控制對(duì)象方式可以分為單加熱控制和加熱/冷卻控制兩種型號(hào)，控制模式分為位式控制、比例控制和多級(jí)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(kuò)展功能，多可擴(kuò)展至16個(gè)功能模塊，每個(gè)功能模塊可以控制4個(gè)單加熱溫區(qū)或者8個(gè)加熱/冷卻溫區(qū)。每個(gè)模塊具有10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入通道，可以從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采集標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶信號(hào)、電壓或者電流信號(hào)，具有很強(qiáng)的兼容性。出于真空退火生產(chǎn)工藝中對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行要求*，該加熱控制系統(tǒng)針對(duì)這一要求設(shè)計(jì)了很多報(bào)警功能，包括控制回路開(kāi)斷報(bào)警、加熱電阻帶熔斷報(bào)警、控制網(wǎng)絡(luò)故障報(bào)警等，很好的滿足了真空退火的生產(chǎn)工藝要求。另外，該加熱控制系統(tǒng)采用集成化設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)被集成安裝在一個(gè)控制盤內(nèi)，外部控制面板界面清晰，人機(jī)交互性能好，檢修維護(hù)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(xué)科，是自動(dòng)控制學(xué)科發(fā)展過(guò)程中一個(gè)嶄新的階段。目前智能控制的研究與應(yīng)用已深入到眾多的領(lǐng)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(guò)程經(jīng)歷了一下階段：
 

　　20世紀(jì)20年代，布萊克、奈奎斯特和博德在貝爾實(shí)驗(yàn)室的一系列工作中奠定了經(jīng)典反饋控制理論基礎(chǔ)。經(jīng)典控制理論是對(duì)由微分方程和差分方程描述的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)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(jì)60年代以后，產(chǎn)生了線性系統(tǒng)理論、*優(yōu)控制理論、系統(tǒng)辨識(shí)、隨機(jī)控制理論、自適應(yīng)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(duì)象結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)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(gè)方面。
 

　　20世紀(jì)60年代初，F(xiàn).W.Smiths 首先采用性能模式識(shí)別器來(lái)學(xué)習(xí)*優(yōu)控制方法，試圖用模式識(shí)別技術(shù)來(lái)解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題，1965年，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)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(xué)基礎(chǔ)。
 

　　20世紀(jì)70年代初，普渡大學(xué)傅京孫(K.S.Fu)等人從控制論的角度總結(jié)了人工智能技術(shù)與自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)控制的關(guān)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(shù)與控制理論的交叉。
 

　　20世紀(jì)70年代中期，智能控制在模糊控制的應(yīng)用上取得了重要的進(jìn)展。1974年英國(guó)倫敦大學(xué)瑪麗皇后分校的E.H.Mamdani教授把模糊理論用于控制領(lǐng)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(guò)實(shí)驗(yàn)取得了良好的結(jié)果。
 

　　20世紀(jì)80年代后，專家系統(tǒng)技術(shù)的逐漸成熟和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的重大突破，使得智能控制的研究和應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大。
 

　　20世紀(jì)90年代以后，智能控制的研究勢(shì)頭異常迅猛，智能控制進(jìn)入了應(yīng)用階段，其應(yīng)用研究領(lǐng)域由工業(yè)過(guò)程控制擴(kuò)展到軍事、航天航空等高科技領(lǐng)域。模糊技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)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。