针对现有高温电阻炉低、中、高温度测控过渡过程平稳性差的问题，采用对同一控温区之内高低温区别测控和不同温区之间主从跟踪控制的策略，设计开发一种基于智能仪表的高温电阻炉温度区别跟踪测控系统。通过设置高低温转换温度点切换信号，对高温和低温仪表控制回路的输出进行无扰切换，不同温区之间的主控仪表按照统一的加热工艺曲线协同跟踪控温仪表，分别实现多个加热分区低温和高温协调统一控制。该系统能够实现高低温无扰切换和全程温度准确控制，加热炉内均温性好，控温精度高，控制回路硬件成本大幅降低，使用维护简单方便。

高温电阻炉区别于常规中低温电阻炉，通常以镍铬金属、硅钼棒、硅碳棒、石墨等复合材料分别作为低中高各温度段的加热体，超轻质耐火高温节能材料作为隔热保温炉衬，配套真空、水冷及温度控制系统，实现最高温度可达2 600℃的加热及热处理生产过程，加热过程包含了低温段、中温段、高温段工艺衔接控制，广泛应用于航天、机械、制造、新材料等领域。

现有的大部分高温电阻炉采用中低温和高温分段分体实施，控温系统受高低温测温手段及信号类型等因素的限制，直接采用高温测温计进行控温，中、低、高温度过渡不能自然衔接，温度测控过渡过程平稳性差。对中低温段的升温速度以及功率输出不能做到准确实时控制，特别是对碳碳复合材料、耐火复合纤维、高性能功能陶瓷等新材料的生产，直接影响热处理生产工艺过程的有效实施，对于某些工艺特殊，要求连续生产的热处理任务，较难满足要求[1]。另外，高温电阻炉内多个加热分区独立控制，控温同步协调性较差，控制系统硬件成本较高，系统维护工作量大。

本文设计开发一种基于智能仪表的高温电阻炉温度区别跟踪测控系统，采用对高温电阻炉同一加热分区高低温采用区别测量、独立控制，多个加热分区之间分别实行高低温阶段的主从跟随控制的策略，主控仪表按照统一的加热工艺曲线协同跟踪控温仪表，通过高低温转换温度点切换信号，高温和低温仪表控制回路的输出进行无扰切换，分别实现多个加热分区低温和高温协调统一控制。该系统能够实现高低温无扰切换和全程温度准确控制，使多个加热分区温度能够同步协调，炉内温度均匀性好，控温精度高，控制回路硬件成本低廉，使用维护简单方便。

1 高温电阻炉温度区别跟踪测控系统原理与系统组成

1.1 高低温区别跟踪测控系统原理

针对现有高温电阻炉中、低、高温度测控过渡过程平稳性差的问题，本文采用同一温区内高低温区别测控和不同温区之间主从跟踪控制的策略，通过设置高低温转换温度点切换信号，对高温和低温仪表控制回路的输出进行无扰切换，主控仪表按照统一的加热工艺曲线协同辅控仪表跟踪控温，分别实现多个加热分区低温和高温协调统一控制。

相比较于常规高温电阻炉加热分区独立控制的模式，高低温区别测控模式，实现了高低温无扰切换和全工艺过程温度准确控制，同时通过各分区的主从跟踪控制方式，各分区温度能够同步协调控制，炉膛内均温性好，且控制回路硬件成本大为降低，使用维护简单方便[2]。

1.2 高低温区别跟踪测控系统组成

高温电阻炉高低温区别跟踪测控系统原理组成示意图，如图1所示。高低温区别跟踪测控系统主要包括炉膛加热分区单元、加热电源主回路单元、高低温区分测量变送单元、高低温控制回路单元、高低温切换控制单元、主从跟随控制单元、工艺温度设定单元等几个部分。

1.2.1 炉膛加热分区单元

关于高温电阻炉的加热分区，考虑均温性指标，一般来说分区越多炉膛内的均温性越好，可根据炉膛空间、加热工艺和功率要求进行合理设置分区，分区以偶数对称布设，保证温度均匀性并方便实施。为叙述方便和便于理解起见，高温电阻炉的加热分区以两个加热分区为对象进行描述说明，但并不仅限于两个加热分区。