摘 要
在玻璃生产中,玻璃成品的退火是生产过程的一个关键环节,对玻璃制品的质量起着重要的作用，退火的过程其实质是温度控制的过程，本文就以高温区的控制为例，通过对控制器的选择、输入输出通道的设计以及其它控制部分的设计来实现整个系统的温度控制。本系统采用AT89C51为CPU，输入通道的设计经过I/V转换器、A/D转换器，输出通道设计经过V/I转换器、D/A转换器信号输出。形成一个单闭环串级比值系统控制。该系统投入运行后，可监测退货炉温度的状况，保证炉温的稳定。
关键字：玻璃退火炉 AT89C51 PID控制算法
Abstract
In the glass product, the annealing of the glass finished product is a key link of the production process, playing an important role to quality of the glass products, its essence of the course of annealing is course of temperature control. This text will use to take control of the high-temperature district as an example, through the selection of the controller, input the design which exports the passway and other control design of part realizes whole temperature control of system to come. This system adopts AT89C51 as CPU, the design of the input channel passes I/V converter, A/D converter, output the design of passway to export through V/I converter , D/A converter signal and form one form close ring bunches of grades of ratio system control. This system after putting into operation, it can send back goods state, stove of temperature to monitor, guarantee the stability of furnace temperature
Key word: Glass retreat stove AT89C51 PID control algorithms
目前,玻璃制品市场竞争日益激烈,生产厂家要想更多的占有市场,更大的获取利润,那就不仅要保证产品质量,更要提高生产过程的自动化程度,提高生产效率,以达到节能降耗的目的。
在玻璃生产中,玻璃成品的退火是生产过程的一个关键环节,对玻璃制品的质量起着重要的作用,直接影响到玻璃制品的成品率“生产成本”生产效率等重要指标。玻璃退火的目的是最大限度消除或减弱玻璃制品的应力,以保证玻璃制品的机械强度、热稳定性、光学均匀性以及其他各种性质。
从玻璃内应力形成原理可知，玻璃内部因存在差异而产生的应力称热应力。由于玻璃在冷却过程中热的历史不同，热应力可为暂时应力和永久应力两种。暂时应力是因为玻璃制品内在加热或冷却过程中存在温度差而形成的，玻璃是不良导热体，当其在冷却(加热)时，制品的表面温度比制品中心温度低(高)，表面的收缩(膨胀)必然大于中心层的收缩(膨胀)，所以表层受到张应力(压应力)，中心层受到压应力(张应力)，如果温度差消失则应力也消失，故暂时应力也可称为温度应力。
永久应力与玻璃制品的温度差无关，它是在高温(高于玻璃的应变点)塑性状态下，因为快速冷却，而使玻璃内部质点不能回到平衡位置所产生的结构上的应力。当玻璃从塑性状态下急剧冷却时，外层首先冷却并硬化至弹性状态，而内部仍处于塑性状态，继续冷却和收缩，这样，外层受到压应力，内层受到张应力，当内层也硬化后这种应力就随之残留下来了。而成为永久应力(亦称残余应力)。
玻璃的退火就是将有永久性应力的玻璃制品重新加热到玻璃内部质点可以移动的温度，利用质点的位移使应力松弛，从而消除或减弱永久应力。应力松弛的速度在很大程度上取决于玻璃的温度，温度越高，玻璃的粘度越小，则质点容易移动，松弛速度越快。退火温度过低，则松弛速度慢，导致退火时间延长，相应退火设备庞大，投资增加，或者根本无法达到退火的目的。但是，温度过高，松弛速度虽快，玻璃制品受其自重或来自堆积在上面的制品压力的影响，会产生变形，从而导致废品。因此，一个合适的退火温度范围，是玻璃获得良好退火质量的保证。
由退火的原理可知，得到一个残余应力在允许范围内的玻璃制品，就需要由一个合理的退火制度。这是一个既能能使应力消除又不使应力再产生的过程。通常，退火可以分为以下几个阶段:
加热阶段:将已冷却的有应力的玻璃制品加热到退火温度,如果玻璃制品在高于退火温度下直接送入退火窑,则不需这一阶段。
保温阶段:将玻璃制品保温在高退火温度附近,有利于玻璃内部质点的移动,并使制品的整体温度均匀,从而消除永久应力。
慢冷阶段:慢冷阶段玻璃处在退火中温度区域中,为防止再次产生永久应力,采用缓慢冷却的方法。
快速冷却:在低温区,可以快速冷却到出窑阶段。
可按制品的移动情况将退火窑分成间歇式、半连续式和连续式三类:
1.间歇式退火窑:制品不移动，根据工艺要求窑内温度随时间而变的退火炉。间歇式退火炉的加热方法有明焰式和隔焰式两种。
2.半连续式退火窑:窑内各处温度恒定不变，通过制品的间歇移动来实现玻璃退火的过程的退火窑称为半连续式退火窑。
3.连续式退火窑:窑内各处温度恒定不变，而通过制品连续移动来实现玻璃退火过程的退火窑称为连续式退火窑。
从工艺的角度来看，由于要求退火炉采用恒值温控，各温度区有隔板隔开，温度偏移范围又很小，故各温度区之间温度耦合是恒定的，可将其分别视为结构相同且相互独立的一部分。依此处理只需要考虑一套控制器的设计。根据玻璃退火的要求三个温度区控制要求分别是:高温区要求控制中心温度在560℃，中温区要求中心温度在440℃，低温区要求中心温度在300℃;其中工艺对高温区温度精度要求最高，应稳定在560℃士3℃。下面就以对高温区的控制为例，研究温度控制器的设计。
目前多数的退火窑炉，采用的是连续式退火窑，玻璃从料口出来后，直接进行加热处理，然后进入窑炉的高温区进行保温，再进入中温区进行缓慢冷却，最后进入低温区进行快速冷却，退火的结构示意图如图2-1所示，退火窑可分为三个区，高温区A，中温区B和低温区C，退火窑的温度是通过调节每一个温度区的煤气管道阀门，控制煤气的燃量，达到控制温度的目的。
