在进行热处理时，我们要通过一定的监控方式，来实现热处理的温度升、降及保温的控制，也就是温度监控。通常温度监控有两种方法，一种是人工监控，另一种是自动监控，随着科学技术的不断发展，工业自动化程度的不断提高，热处理工作一般都是通过自动监控来实现的。
（一）人工温控
这种监控方法，现在多用于火焰预热或热处理。在火焰加热的过程中，通过非接触式的测温方式，监视温度的变化，然后来调整火焰加热范围及时间，每隔一定的时间做一次记录，直到完成。
在电加热时，一般用调节电压或闭合、断开电源的方法，进行人工手动调节。在很多新型的热处理温控设备中，既有自动控制，也有手动控制，可适用不同的热处理要求。这种方法调节控制温度呈阶梯形，精度差，特别是受人的因素影响很大，对热处理的质量不能确保。但在一些对加热精度要求不高的场合，这是一种便捷的方式。另外，当自动控制系统故障时，作为一种辅助控温方式，是实现热处理工作连续性的一种有效手段。
（二）自动温控
采用自动温控设备来实现热处理温度的自动调节，完成热处理工作，这是目前采用最多的温控方式。这种温控设备采用PID调节系统，调节精度高，可实现温度的精确控制，调节精度可达到1℃以内。
在前面我们介绍的动圈式仪表中，温度调节采用的是二位调节方式，二位调节的缺点是：被调节的炉温总在一定的范围内上下波动，调节精度较低。特别是当热惯性较大时，采用调节精度更低，有时低到百分之十几。这样低的调节精度，常常不能满足新的金属材料和热处理工艺的要求。为了提高炉温调节精度，人们在生产实践中又采用了PID调节方式，调节精度可以达到0.5%。现在这些新型设备大多采用这种调节方式。
1.炉温PID自动调节系统概述
图10-16是电阻加热炉温度PID自动调节系统的示意图。图中，电阻炉是调节对象，炉温是被调节量。
图10-16 电阻加热炉温度PID自动调节系统的示意图
电炉的温度可根据仪表指示进行手动调节，也可自动调节。使用PID调节器进行自动调节时，炉温的自动调节过程如下：当电炉受到干扰（如环境温度变化，炉中装料不同）使炉温偏离给定值时，在PID调节器的输入端就有一个偏差信号（测量值偏离给定值越大，偏差信号越大。测量值大于给定值时，偏差为正，反之为负），PID调节器根据偏差信号的大小和方向可以按照与其成比例（P）、积分（I）、微分（D）的调节规律（即PID调节规律）输出0～10mA的电流，这个电流通过可控硅ZK—50触发器去改变可控硅元件的导通角，调节电炉的端电压，使炉温向着减小偏差的方向变化，直到回到预期的数值为止。由于电炉温度靠PID调节器输出电流控制，而调节器的输出电流与偏差信号成PID的关系，所以炉温与偏差信号之间也具有PID的调节规律。
PID调节系统可用图10-17所示的方框图表示。图中
表示比较机构，它是调节器的一个组成部分。
图10-17 PID调节系统示意图
在炉温自动调节系统中，调节器是一个很重要的环节，它把被调节量与给定值进行比较，发现一个与偏差信号有关的输出信号。调节器的输出信号随输入信号（偏差信号）而变化，所依从的规律直接关系到自动调节系统受到干扰后被调节量（炉温）能否回到给定值，或者以何种途径经多长时间才能回到给定值的问题，即关系到整个系统的调节质量。所以，研究调节器的调节规律以及如何实现这些规律是非常必要的。
2.IPD调节器的调节规律及实现方法
如果从自动调节系统中取出一个调节器，它的作用可用图
表示，图中δ为调节器的偏差输入，习惯上常以绝对值在测量仪表全量程中所占的百分数表示，即
例如：在图中的调节系统中，当电子电位差计的测量范围为0～1100℃，给定值温度为980℃，测量温度为969℃，其偏差δ为
图中I为调节器的输出电流，在我们所讨论的调节器中，I为直流电流，可在0～10mA的范围内变化。
所谓调节器的调节规律，就是调节器的输出信号随输入信号（偏差信号）变化的规律。这个规律常称为调节特性，可用数学公式或特性曲线表示。由于调节器的调节规律是反映调节器输入、输出变化量之间的关系，所以一般都把调节器的输入和输出信号用增量的形式表示。在研究调节器调节规律时，常采用给调节器输入端加一个特定的阶跃信号Δδ（突然增加或减小一个恒定量）的办法，看其输出信号ΔI是如何变化的。如果调节器的输出信号ΔI是按照输入信号Δδ成比例（P）、积分（I）、微分（D）的规律而变化，则该调节器称为PID调节器。
根据东北电力试验研究院实验工厂的试验进行管道焊口热处理，加热炉功率10～50kW时，PID的匹配参数P=60%、I=4、D=3.0为宜。
（三）热处理温控设备介绍
近些年来，自动控温、自动记录的管道焊口热处理装置不断涌现，很多厂家制造了多种型号的自动温控设备，这些设备多采用PID调节方式，有的设备还采用了模糊控制，操作简单，控温精度高。目前电站热处理常用的自动温控热处理设备型号有：DWK、LWK、ZWK及CTCS等系列产品，如图10-18所示。其中，图10-18（c）、（d）均为便携式温控电源箱，体积小，重量轻，移动方便，适用于发电厂小范围锅炉管排及管道的检修工作。图10-18（a）、（b）所示两种温控设备是较大型的，有120、180、240kW及360kW等不同的规格，适用于热处理工作量比较大的锅炉压力容器、压力管道的制造、安装。多路输出，多点控温，可实现同时对多种不同加热对象进行程序控制。同时进行很多厂家的DWK型温控设备都采用微机视窗系统，输入界面友好、方便，彩色显示屏更便于观察各路输出的运行情况，控温准确，操作方便。有的设备可将热处理记录曲线存储在硬盘中，既可作为历史记录供随时调阅，也可进行打印输出。
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图10-18 电站热处理常用的自动温控热处理设备
下面，我们就以吴江某热处理设备厂生产的DWK系列微机温控设备为例，简单介绍一下这种设备的温控系统操作。
在热电偶、加热炉及保温层敷设好后，将电源线路及测量线路全部接好，检查无误，将电源线接入温控柜的输出端，热偶线与温控柜的相应端子接好，温控柜就可以通电输入控制参数了。
DWK温控系统是以PC机为基础开发的热处理设备，在每次通电后，在批处理文件的引导下，经过日期、时间的修正后自动进行系统工作状态。出现的第一个画面是模拟钟的显示，在钟的上方显示所有功能画面的标题，需要哪个画面，可用光标自由选取。如从操作次序来讲，首先应选的是操作说明画面，其次是人机对话操作画面，然后是运行状态控制画面，最后是参数表与棒图画面，共有画面五个，以下对各画面功能及操作方法作详细说明。
（1）简捷操作方法说明画面，它是以文字的形式，介绍了一些关键操作方法，以便于用户使用。
（2）人机对话操作画面（数据输入）（见图10-19）。
图10-19 人机对话操作画面
1）6炉12点的组合。每路2点为一个小画面，能任意设置温控曲线，也可以和其它炉点组合以扩展温控点和增大功率，而每炉2点只能同时接受一个计划温度的控制。
每次设置工艺曲线前先确定炉号，用光标移动到所需炉号上，按一下键，此时，炉号后的□中显示一个“×”，说明指令已接受。
在组合炉与点时，必须注意热电偶的控温点与炉号是否对应，不得接错。
2）工艺曲线的两种输入法。直角坐标中温度与时间轴比率的调整：考虑到工艺曲线在坐标中获得最佳的显示，根据最高工作温度和总的加热时间把纵横坐标作适当调整，然后再输入工艺曲线的每一个参数。调整比例可按[温度比例]键或[时间比例]键，屏幕将有菜单显示，根据菜单可选取合适的比例。
目的温度输入法：在每次开机后就自动处于目的温度输入法状态，操作时只要设置两个参数，一个参数是本段工艺曲线将要达到的温度，另一个是达到这个温度所需要的时间。
斜率输入法：用光标移动到屏幕上[斜率输入法]几个字附近，轻按一下键，此时文字后面的○变为⊙，说明已进入斜率输入法状态，操作时也只要设置两个参数，一个是升温或降温的速率（度/小时），另一个参数是将要达到的温度。
以上两种输入状态可以随时任意切换，并且在输入目的温度、时间、速率三个参数中的任意两个参数后都将显示第三个参数。
在输入参数时，先把光标移到该参数的小窗口，按一下键后，小窗口中的光标闪烁以示可以输入该参数，在输入具体数据时，若按错一个数字键，可以有[退格]键来消除该数字。
每次输入一段曲线的两个参数后，都必须按一次[接受]键，此时对应的窗口将显示出第三个参数，然后再在屏幕中间的[接受]键上按一下，这样屏幕上便显示该段曲线的图像，如对该段曲线否定，可以按一下[取消]键，每按一下[取消]键便取消一段曲线，故用该键既便于修改又可以消除画面上的工艺曲线。
工艺曲线中红色代表升温段，绿色代表保温段，蓝色代表降温段。
3）工艺曲线的储存。在输入各参数并显示出整条工艺曲线后，认为有必要储存起来，可按一下屏幕上的[存]字键，将会出现一个新的对话框，可存储工艺曲线；按一下[取]字，按对话框提示，就可将工艺曲线取出来，再次使用。
4）结束键的功能。无论是人机对话的输入形式还是用取出工艺曲线的形式，当直角坐标系中显示工艺曲线被确认后，查看一下该曲线控制的炉号是否被选中，最后轻按一下[结束键]，以结束曲线输入的操作，再用光标转换到运行状态画面（见图10-20）。
图10-20 运行控制画面
（3）运行控制画面。图中，六个小画面是6炉的工艺曲线缩小图，右侧的六个功能键只对被选中的炉号操作起作用。坐标系中可用鼠标点击小画面取到任一炉号的放大画面，以方便观察当前炉号运行至曲线的某一位置。
当从人机对话画面切换到运行显示画面后，观察工艺曲线是否已在设定的炉号中，否则要重新设置。然后选中要运行的炉号，按[运行]键进入运行状态。运行过程中，可随时使用[终止][暂停][恢复]键进行炉子的运行控制。
（4）动态运行参数显示表。炉子投入运行后，为了能全面观察所有数据，点击菜单中的[数据修改和调整]，可进入动态运行参数显示画面（见图10-21）。在这里，我们可清晰地观察到按工艺曲线运行的计划温度、实测温度、运行时间、剩余时间等参数，以及炉子运行状态，包括正常、断偶、超温、欠温、过流、停炉、将停、待启、暂停等九种状态。所有的参数，除了实际炉温、运行时间、剩余时间、运行状态外，其它数据可根据需要修正。在顶部还设置了彩色棒图拟量显示，便于较远距离地观察到这些参数大约的数值。
图10-21 动态运行参数显示画面
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