玻璃纖維制造中溫度控制系統的三種方案介紹

　　【中國幕墻網】部分廢舊玻璃制品及碎片經過回收制成玻璃纖維(以下簡稱玻纖)，玻纖是一種性能優異的無機非金屬材料，種類繁多，優點是絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好、機械強度高。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝制造成的。熔制玻纖大約需要1200℃左右，溫度過低，玻璃熔化不夠，不能順利進行拉絲，溫度過高，造成能源的浪費。因此，在高溫熔制玻璃的工藝中，需要設置溫度控制系統。　　
　　1、溫控系統概述　　
　　玻纖制造中溫度控制系統是一個簡單的測控系統，系統主要包含三個部分：傳感器、控制器和執行器。　
　　控制原理非常簡單，通過傳感器將溫度信息傳遞給控制器，控制器根據系統設定通過連接電爐的繼電器決定是否進行電爐加熱。本文主要討論控制系統中器件的選用及系統三種方案的優劣。　
　　2、器件的選擇　　
　　2.1傳感器的選用　
　　玻璃熔化溫度較高，直接對熔化的玻璃接觸式測量，如熱電阻或熱電偶，并不是一個很好的選擇，其問題是成本較高，壽命較短。在高溫測量中，非接觸式測溫，如紅外測溫，是當前廣泛使用的技術，但是紅外測溫成本太高，而且本系統也不需要準確顯示溫度。
　　因為熔化玻璃的溫度與其亮度成一定比例，溫度越高，亮度也越強，所以采用光敏電阻來代替傳統的溫度傳感器進行測溫就成為可能。光敏電阻的價格低廉，而且可以進行非接觸測量，減少在使用環境中的干擾。因此本系統采用廉價的光敏電阻作為測溫傳感器。
　　2.2控制系統　　
　　熔化玻璃的溫度并不需要控制得非常精確，只需要在某一個溫度浮動即可，因此控制系統可采用雙位控制實現，從而可以降低硬件成本，提高產品的競爭力。　　
　　2.3執行器的選用　　
　　傳統玻纖工業中，控制電爐加熱的設備主要使用接觸器。控制系統需要不斷地改變接觸器的狀態，從而實現對溫度的控制。接觸器的工作原理是通過磁力吸合開關，開關片在多次的通斷過程中會產生機械摩擦，從而容易損壞，因此，玻纖工業中控制電爐的接觸器壽命較短。固態繼電器使用可控硅實現開關的無觸點通斷，使用壽命大大提高，而且還可以通過磁和光特性來完成輸入和輸出的隔離，提高可靠性，因此固態繼電器是一個更好的選擇。　　
　　3、溫度控制系統的幾個方案　　
　　3.1施密特觸發器　　
　　傳感器選用普通的光敏電阻，為了增強靈敏度，同時減少干擾，光敏電阻可以放置在一個拋物面的罩中，罩的形狀如同手電筒燈頭內部形狀。　　
　　控制系統采用555定時器構造施密特觸發器，將光敏電阻和可調電阻串聯，中間引出線路作為施密特觸發器的輸入，輸出連接固態繼電器，從而實現溫度控制。　　
　　3.2光電集成傳感器On9668　　
　　On9668是一個光控閾值可調的光電集成傳感器。內置雙敏感元接收器，可見光范圍內高度敏感，光開關閾值通過外置電阻線性可調，直接輸出高、低電平，外圍電路極為簡單，典型電路，可通過調節電阻R來實現調節光強閾值，將On9668放在罩中，對準被測對象，即可實現溫度控制。　　
　　3.3STC單片機實現多路控制　　
　　玻纖工業的生產環境滿足單片機的工作環境，因此可以使用單片機作為控制器。宏晶公司生產的STC系列單片機具備串口下載、AD轉換等優點，其價格低廉，功能豐富，可選用本系列單片機，如STC12C5A32S2作為微控制器。　
　　傳感器選用光敏電阻，執行器選用固態繼電器，控制器使用STC12C5A32S2。光敏電阻接收光信息并傳遞到STC單片機，STC12C5A32S2有8路AD轉換接口，因此，可以連接最多8個光敏電阻并控制8臺電爐同時工作。程序可以通過掃描或中斷的方式實現監控8路輸入。
　　4、三種方案的優缺點分析　
　　施密特觸發器方案是傳統方案的一種改進，工作原理簡單可靠，成本介于另外兩個之間。On9668方案結構簡單，成本最低，但其控制部分集成在傳感器上，在工作時易受溫度的影響，如加裝溫度補償電路，勢必造成成本提高。STC單片機方案結構比前面兩個方案都要復雜，單件成本也要高出一些，但是可以實現多路控制，當多路控制時成本要低于前面兩個方案。同時可以通過程序的編寫實現更為復雜的功能，如PID控制、遠程監控等。綜上所述，如果是家庭作坊式的玻纖廠，設備較少，要求較低，施密特觸發器方案是一個很好的選擇。如果是設備較多，希望實現更多的功能，STC單片機方案是最合適的選擇。　　
　　5、總結　　
　　玻纖工業中的溫控系統方案還有許多，本文不再一一論述，市場上也有一些成熟的產品在廣泛地使用，據筆者調查，很多產品的使用壽命并不是很長，而大部分企業也接受這個現實。一旦出現問題，企業通常重新購買新的產品，造成資源浪費。在此，筆者也希望溫控器的生產廠家能夠生產更為可靠的產品，減少不必要的損耗。