現(xiàn)代感應(yīng)熔化電爐是大功率半導(dǎo)體和微電子特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，鑄造業(yè)需要大功率、高功率密度、連續(xù)大批量、環(huán)保和計(jì)算機(jī)管理的熔化設(shè)備，這對(duì)感應(yīng)熔化設(shè)備制造商提出了新的挑戰(zhàn)，各個(gè)感應(yīng)電爐制造企業(yè)在這方面做了大量的研究和實(shí)踐。一般分為三種情況：以微處理器為控制單元的嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)；以平板式工業(yè)一體式電腦為代表的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)；以外加工業(yè)電腦為代表的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。下面以應(yīng)達(dá)公司的感應(yīng)熔化電爐的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)為例，作一介紹。

一、以微處理器為控制單元的嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)

1. 硬件組成

微處理器為控制單元的嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的硬件由三個(gè)部分組成（見(jiàn)圖1）：①帶CPU、存儲(chǔ)器、輸入和輸出接口的微處理器控制板。②鍵盤。③字符顯示屏。

圖1 微處理器為控制單元的嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)示意
2. 輸入信號(hào)

輸入信號(hào)有中頻電源的運(yùn)行參數(shù)；電爐的重量；烘爐的溫度信號(hào)。

3. 輸出信號(hào)

輸出信號(hào)有監(jiān)控和顯示電源運(yùn)行的參數(shù)；診斷和顯示故障；接收與其他設(shè)備聯(lián)動(dòng)的控制信號(hào)；打印輸出。

4. 幾種對(duì)電爐主要的控制方式

（1）千瓦時(shí)（kW·h）功耗控制 kW·h熔煉模式用以確定什么時(shí)候已將要求的kW·h電能投入了熔煉中。當(dāng)此電能值輸送完成時(shí)，中頻電源系統(tǒng)能自動(dòng)將輸出功率值降低至保溫功率或關(guān)閉。操作人員可直接輸入kW·h數(shù)值，或者輸入爐料的kW·h /t數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能根據(jù)重量自動(dòng)計(jì)算kW·h計(jì)數(shù)值，輸出從熔化到澆注溫度所需的電能數(shù)值。

（2） 自動(dòng)燒結(jié)爐襯 燒結(jié)模式用于操作人員燒結(jié)爐襯，設(shè)定溫度曲線。燒結(jié)模式能自動(dòng)控制VIP電源的開(kāi)/關(guān)，利用燒結(jié)設(shè)定屏幕，可以輸入溫度曲線。

溫度曲線一般有以下4個(gè)區(qū)域：

第一區(qū)域：起始加熱。用 “溫度上升速率1”作為℃/h，用“溫度1”作為初始目標(biāo)溫度。此階段應(yīng)考慮到環(huán)境或起始爐溫。僅在此起始加熱階段中計(jì)算時(shí)間（溫度上升速率1/溫度1=時(shí)間過(guò)程）。

第二區(qū)域：利用 “溫度上升速率2”和 “時(shí)間2”來(lái)確定下一目標(biāo)溫度，溫度上升速率×?xí)r間=下一目標(biāo)溫度。

第三區(qū)域：利用 “溫度上升速率3”和 “時(shí)間3”來(lái)確定下一目標(biāo)溫度。

第四區(qū)域：利用 “溫度上升速率4”和 “時(shí)間4”來(lái)確定下一目標(biāo)溫度。

并不是所有的區(qū)域都要用上的，下面是利用三個(gè)區(qū)域的燒結(jié)曲線（見(jiàn)圖2）舉例。①初始溫度為650℃，（1200℉，目標(biāo)溫度1），其速率約為95℃/h（200℉ /h，溫度上升速率1）。②將溫度保持在650℃，時(shí)間2h。③以150℃/h（300℉/h，溫度上升速率3）升溫，時(shí)間4h（時(shí)間3），直到1300℃（2400℉）。總燒結(jié)時(shí)間為12h。

燒結(jié)過(guò)程要用一個(gè)連接到爐襯上的 “K型”熱電偶，并將熱電偶信號(hào)反饋到調(diào)節(jié)器上。此調(diào)節(jié)器的輸出電壓是0～5V，接入微處理器控制板。如果熱電偶斷裂或燒壞，其反饋就是熱電偶的滿量程或1360℃（2500℉）。這就可讓微處理器控制板來(lái)確定熱電偶是何時(shí)損壞的或燒壞的，并停止此燒結(jié)過(guò)程。

圖2 利用三個(gè)區(qū)域的燒結(jié)曲線
2. 輸入信號(hào)

輸入信號(hào)有中頻電源的運(yùn)行參數(shù)；電爐的重量；烘爐的溫度信號(hào)。

3. 輸出信號(hào)

輸出信號(hào)有監(jiān)控和顯示電源運(yùn)行的參數(shù)；診斷和顯示故障；接收與其他設(shè)備聯(lián)動(dòng)的控制信號(hào)；打印輸出。

4. 幾種對(duì)電爐主要的控制方式

（1）千瓦時(shí)（kW·h）功耗控制 kW·h熔煉模式用以確定什么時(shí)候已將要求的kW·h電能投入了熔煉中。當(dāng)此電能值輸送完成時(shí)，中頻電源系統(tǒng)能自動(dòng)將輸出功率值降低至保溫功率或關(guān)閉。操作人員可直接輸入kW·h數(shù)值，或者輸入爐料的kW·h /t數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能根據(jù)重量自動(dòng)計(jì)算kW·h計(jì)數(shù)值，輸出從熔化到澆注溫度所需的電能數(shù)值。

（2） 自動(dòng)燒結(jié)爐襯 燒結(jié)模式用于操作人員燒結(jié)爐襯，設(shè)定溫度曲線。燒結(jié)模式能自動(dòng)控制VIP電源的開(kāi)/關(guān)，利用燒結(jié)設(shè)定屏幕，可以輸入溫度曲線。

溫度曲線一般有以下4個(gè)區(qū)域：

第一區(qū)域：起始加熱。用 “溫度上升速率1”作為℃/h，用“溫度1”作為初始目標(biāo)溫度。此階段應(yīng)考慮到環(huán)境或起始爐溫。僅在此起始加熱階段中計(jì)算時(shí)間（溫度上升速率1/溫度1=時(shí)間過(guò)程）。

第二區(qū)域：利用 “溫度上升速率2”和 “時(shí)間2”來(lái)確定下一目標(biāo)溫度，溫度上升速率×?xí)r間=下一目標(biāo)溫度。

第三區(qū)域：利用 “溫度上升速率3”和 “時(shí)間3”來(lái)確定下一目標(biāo)溫度。

第四區(qū)域：利用 “溫度上升速率4”和 “時(shí)間4”來(lái)確定下一目標(biāo)溫度。

并不是所有的區(qū)域都要用上的，下面是利用三個(gè)區(qū)域的燒結(jié)曲線（見(jiàn)圖2）舉例。①初始溫度為650℃，（1200℉，目標(biāo)溫度1），其速率約為95℃/h（200℉ /h，溫度上升速率1）。②將溫度保持在650℃，時(shí)間2h。③以150℃/h（300℉/h，溫度上升速率3）升溫，時(shí)間4h（時(shí)間3），直到1300℃（2400℉）。總燒結(jié)時(shí)間為12h。

燒結(jié)過(guò)程要用一個(gè)連接到爐襯上的 “K型”熱電偶，并將熱電偶信號(hào)反饋到調(diào)節(jié)器上。此調(diào)節(jié)器的輸出電壓是0～5V，接入微處理器控制板。如果熱電偶斷裂或燒壞，其反饋就是熱電偶的滿量程或1360℃（2500℉）。這就可讓微處理器控制板來(lái)確定熱電偶是何時(shí)損壞的或燒壞的，并停止此燒結(jié)過(guò)程。

圖2 利用三個(gè)區(qū)域的燒結(jié)曲線
（3） 自動(dòng)冷爐啟動(dòng)模式 用來(lái)讓操作人員在開(kāi)始其熔煉周期前，就先將爐料和爐襯預(yù)熱好。自動(dòng)冷爐啟動(dòng)可按操作人員規(guī)定的時(shí)間自動(dòng)開(kāi)啟VIP裝置，并控制好中頻電源功率值，使?fàn)t料慢慢被加熱。

若輸入了設(shè)定參數(shù)，且自動(dòng)冷爐啟動(dòng)模式已啟用，中頻電源就會(huì)停頓，一直等到規(guī)定的啟動(dòng)時(shí)刻到來(lái)為止。當(dāng)規(guī)定的時(shí)刻已到，此模式就會(huì)發(fā)出命令，以開(kāi)啟中頻電源的水泵系統(tǒng)，將中頻電源電路監(jiān)視器報(bào)警復(fù)位（消除水系統(tǒng)的低水壓報(bào)警），然后啟動(dòng)中頻電源。而一旦啟動(dòng)，中頻電源功率就會(huì)增加到操作員設(shè)定的水平上，并在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行。此時(shí)間到達(dá)后，中頻電源裝置就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，聲光報(bào)警就會(huì)啟動(dòng)，告知自動(dòng)冷爐啟動(dòng)已完成。

（4）觸發(fā)脈沖的控制 有些廠商把中頻電源的脈沖控制與微處理器控制系統(tǒng)集成在一起，而有些則不集成在一起。

二、以平板式工業(yè)一體式電腦為代表的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)