玻璃纖維制造中溫度控制系統(tǒng)的三種方案介紹

　　【中國(guó)幕墻網(wǎng)】部分廢舊玻璃制品及碎片經(jīng)過(guò)回收制成玻璃纖維(以下簡(jiǎn)稱玻纖)，玻纖是一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料，種類(lèi)繁多，優(yōu)點(diǎn)是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好、機(jī)械強(qiáng)度高。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的。熔制玻纖大約需要1200℃左右，溫度過(guò)低，玻璃熔化不夠，不能順利進(jìn)行拉絲，溫度過(guò)高，造成能源的浪費(fèi)。因此，在高溫熔制玻璃的工藝中，需要設(shè)置溫度控制系統(tǒng)。　　
　　1、溫控系統(tǒng)概述　　
　　玻纖制造中溫度控制系統(tǒng)是一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包含三個(gè)部分：傳感器、控制器和執(zhí)行器。　
　　控制原理非常簡(jiǎn)單，通過(guò)傳感器將溫度信息傳遞給控制器，控制器根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定通過(guò)連接電爐的繼電器決定是否進(jìn)行電爐加熱。本文主要討論控制系統(tǒng)中器件的選用及系統(tǒng)三種方案的優(yōu)劣。　
　　2、器件的選擇　　
　　2.1傳感器的選用　
　　玻璃熔化溫度較高，直接對(duì)熔化的玻璃接觸式測(cè)量，如熱電阻或熱電偶，并不是一個(gè)很好的選擇，其問(wèn)題是成本較高，壽命較短。在高溫測(cè)量中，非接觸式測(cè)溫，如紅外測(cè)溫，是當(dāng)前廣泛使用的技術(shù)，但是紅外測(cè)溫成本太高，而且本系統(tǒng)也不需要準(zhǔn)確顯示溫度。
　　因?yàn)槿刍�玻璃的溫度與其亮度成一定比例，溫度越高，亮度也越強(qiáng)，所以采用光敏電阻來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溫度傳感器進(jìn)行測(cè)溫就成為可能。光敏電阻的價(jià)格低廉，而且可以進(jìn)行非接觸測(cè)量，減少在使用環(huán)境中的干擾。因此本系統(tǒng)采用廉價(jià)的光敏電阻作為測(cè)溫傳感器。
　　2.2控制系統(tǒng)　　
　　熔化玻璃的溫度并不需要控制得非常精確，只需要在某一個(gè)溫度浮動(dòng)即可，因此控制系統(tǒng)可采用雙位控制實(shí)現(xiàn)，從而可以降低硬件成本，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。　　
　　2.3執(zhí)行器的選用　　
　　傳統(tǒng)玻纖工業(yè)中，控制電爐加熱的設(shè)備主要使用接觸器。控制系統(tǒng)需要不斷地改變接觸器的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。接觸器的工作原理是通過(guò)磁力吸合開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)片在多次的通斷過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生機(jī)械摩擦，從而容易損壞，因此，玻纖工業(yè)中控制電爐的接觸器壽命較短。固態(tài)繼電器使用可控硅實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)的無(wú)觸點(diǎn)通斷，使用壽命大大提高，而且還可以通過(guò)磁和光特性來(lái)完成輸入和輸出的隔離，提高可靠性，因此固態(tài)繼電器是一個(gè)更好的選擇。　　
　　3、溫度控制系統(tǒng)的幾個(gè)方案　　
　　3.1施密特觸發(fā)器　　
　　傳感器選用普通的光敏電阻，為了增強(qiáng)靈敏度，同時(shí)減少干擾，光敏電阻可以放置在一個(gè)拋物面的罩中，罩的形狀如同手電筒燈頭內(nèi)部形狀。　　
　　控制系統(tǒng)采用555定時(shí)器構(gòu)造施密特觸發(fā)器，將光敏電阻和可調(diào)電阻串聯(lián)，中間引出線路作為施密特觸發(fā)器的輸入，輸出連接固態(tài)繼電器，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制。　　
　　3.2光電集成傳感器On9668　　
　　On9668是一個(gè)光控閾值可調(diào)的光電集成傳感器。內(nèi)置雙敏感元接收器，可見(jiàn)光范圍內(nèi)高度敏感，光開(kāi)關(guān)閾值通過(guò)外置電阻線性可調(diào)，直接輸出高、低電平，外圍電路極為簡(jiǎn)單，典型電路，可通過(guò)調(diào)節(jié)電阻R來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)光強(qiáng)閾值，將On9668放在罩中，對(duì)準(zhǔn)被測(cè)對(duì)象，即可實(shí)現(xiàn)溫度控制。　　
　　3.3STC單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多路控制　　
　　玻纖工業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境滿足單片機(jī)的工作環(huán)境，因此可以使用單片機(jī)作為控制器。宏晶公司生產(chǎn)的STC系列單片機(jī)具備串口下載、AD轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)，其價(jià)格低廉，功能豐富，可選用本系列單片機(jī)，如STC12C5A32S2作為微控制器。　
　　傳感器選用光敏電阻，執(zhí)行器選用固態(tài)繼電器，控制器使用STC12C5A32S2。光敏電阻接收光信息并傳遞到STC單片機(jī)，STC12C5A32S2有8路AD轉(zhuǎn)換接口，因此，可以連接最多8個(gè)光敏電阻并控制8臺(tái)電爐同時(shí)工作。程序可以通過(guò)掃描或中斷的方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)控8路輸入。
　　4、三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析　
　　施密特觸發(fā)器方案是傳統(tǒng)方案的一種改進(jìn)，工作原理簡(jiǎn)單可靠，成本介于另外兩個(gè)之間。On9668方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本最低，但其控制部分集成在傳感器上，在工作時(shí)易受溫度的影響，如加裝溫度補(bǔ)償電路，勢(shì)必造成成本提高。STC單片機(jī)方案結(jié)構(gòu)比前面兩個(gè)方案都要復(fù)雜，單件成本也要高出一些，但是可以實(shí)現(xiàn)多路控制，當(dāng)多路控制時(shí)成本要低于前面兩個(gè)方案。同時(shí)可以通過(guò)程序的編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的功能，如PID控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。綜上所述，如果是家庭作坊式的玻纖廠，設(shè)備較少，要求較低，施密特觸發(fā)器方案是一個(gè)很好的選擇。如果是設(shè)備較多，希望實(shí)現(xiàn)更多的功能，STC單片機(jī)方案是最合適的選擇。　　
　　5、總結(jié)　　
　　玻纖工業(yè)中的溫控系統(tǒng)方案還有許多，本文不再一一論述，市場(chǎng)上也有一些成熟的產(chǎn)品在廣泛地使用，據(jù)筆者調(diào)查，很多產(chǎn)品的使用壽命并不是很長(zhǎng)，而大部分企業(yè)也接受這個(gè)現(xiàn)實(shí)。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，企業(yè)通常重新購(gòu)買(mǎi)新的產(chǎn)品，造成資源浪費(fèi)。在此，筆者也希望溫控器的生產(chǎn)廠家能夠生產(chǎn)更為可靠的產(chǎn)品，減少不必要的損耗。