專利名稱：熱處理實(shí)驗(yàn)爐組態(tài)程控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱處理實(shí)驗(yàn)室的加熱爐溫控領(lǐng)域。
技術(shù)背景目前國內(nèi)大多實(shí)驗(yàn)室的加熱爐溫控多采用繼電器式觸感加熱，存在控制精度低、 超調(diào)量大等缺點(diǎn)，其加熱波動一般為士20°C，高精品種鋼的研發(fā)必然需要精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 以制定合理的工藝，顯然這樣的精度是無法滿足要求的。國外先進(jìn)鋼廠的熱處理實(shí)驗(yàn)爐基本采用程控技術(shù)來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)工藝。由于購進(jìn)國外的溫控系統(tǒng)價格十分昂貴，目前國內(nèi)僅有少數(shù)鋼廠購進(jìn)。今后熱處理實(shí)驗(yàn)的發(fā)展方向一定會圍繞精準(zhǔn)控溫來實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。因此，程序化溫控系統(tǒng)將會取代傳統(tǒng)的溫控方式，以能夠模擬現(xiàn)場熱處理爐生產(chǎn)工藝的自動控溫實(shí)驗(yàn)爐系統(tǒng)，為新品種的研發(fā)提供可靠的依據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠模擬現(xiàn)場熱處理爐生產(chǎn)工藝的自動控溫實(shí)驗(yàn)爐系統(tǒng)，為制定現(xiàn)場熱處理工藝參數(shù)提供參考和指導(dǎo)，大幅度降低新產(chǎn)品開發(fā)周期和開發(fā)成本的熱處理實(shí)驗(yàn)爐組態(tài)程控系統(tǒng)。本實(shí)用新型發(fā)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的熱處理實(shí)驗(yàn)爐組態(tài)程控系統(tǒng)，包括PC中控機(jī)、光電耦合器、可編程PID調(diào)節(jié)器、可控硅組、箱式電阻爐，其特征是PC中控機(jī)串口端通過數(shù)據(jù)線與光電耦合器的輸入串口端連接，光電耦合器的輸出串口通過數(shù)據(jù)線與可編程PID調(diào)節(jié)器的輸入串口進(jìn)行連接，可編程PID調(diào)節(jié)器通過數(shù)據(jù)線與可控硅組的串口進(jìn)行連接，可控硅組的電源輸入端接入三相交流電，可控硅組的電源輸出端接入三相交流電線與箱式電阻爐進(jìn)行，箱式電阻爐內(nèi)插熱電偶通過數(shù)據(jù)線與可編程PID調(diào)節(jié)器串口端進(jìn)行連接，可編程PID調(diào)節(jié)器串口端通過數(shù)據(jù)線與光電耦合器串口端連接，光電耦合器串口端通過數(shù)據(jù)線再與PC中控機(jī)串口端連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、升溫較為迅速，且溫度波動小。2、可實(shí)現(xiàn)精確控溫，并長時間保持設(shè)定溫度，溫度波動量士1°C3、可以設(shè)定升溫程序，使用于普遍及較為特殊要求的熱處理過程。4、利用PID調(diào)節(jié)模塊與可控硅控制原理及方式，將熱處理實(shí)驗(yàn)爐精度控制在士1°C范圍內(nèi)，利用可控硅調(diào)壓加熱改變了傳統(tǒng)方式加熱對電網(wǎng)的干擾，無觸點(diǎn)、無噪音、溫控精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)；采用人機(jī)界面組成的自動控制系統(tǒng)，取代了溫度記錄儀，利用人機(jī)界面可利用硬盤優(yōu)勢可以實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的長時間無紙化記錄，且記錄通道多；利用人機(jī)界面進(jìn)行溫度的顯示處理及過程的PID控制，取代了大部分按鈕開關(guān)；可編程多段程序溫度曲線對每段工藝進(jìn)行限制；另外熱處理實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行狀態(tài)可在界面上實(shí)現(xiàn)動態(tài)目標(biāo)的比對，使實(shí)際工藝與預(yù)期工藝曲線吻合，使整個控制過程按工藝曲線正確無誤的進(jìn)行，徹底改變了以往實(shí)驗(yàn)工藝品質(zhì)不能監(jiān)控的弊端。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的溫控曲線圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 如附圖1所示，熱處理實(shí)驗(yàn)爐組態(tài)程控系統(tǒng)，包括PC中控機(jī)1、光電耦合器3、可編程PID調(diào)節(jié)器5、可控硅組7和箱式電阻爐10，其特征是PC中控機(jī)1串口端通過數(shù)據(jù)線2 與光電耦合器3的輸入串口端連接，光電耦合器3的輸出串口通過數(shù)據(jù)線4與可編程PID 調(diào)節(jié)器5的輸入串口進(jìn)行連接，可編程PID調(diào)節(jié)器5通過數(shù)據(jù)線6與可控硅組7的串口進(jìn)行連接，可控硅組7的電源輸入端接入三相交流電8，可控硅組7的電源輸出端接入三相交流電線9與箱式電阻爐10進(jìn)行，箱式電阻爐10內(nèi)插熱電偶11通過數(shù)據(jù)線12與可編程PID 調(diào)節(jié)器5串口端進(jìn)行連接，可編程PID調(diào)節(jié)器5串口端通過數(shù)據(jù)線13與光電耦合器3串口端連接，光電耦合器3串口端通過數(shù)據(jù)線14再與PC中控機(jī)1串口端連接。工作時，PC中控機(jī)1通過數(shù)據(jù)線2發(fā)出指令信號給光電耦合器3，光電耦合器3轉(zhuǎn)換的指令信號通過數(shù)據(jù)線4傳給可編程PID調(diào)節(jié)器5，可編程PID調(diào)節(jié)器5通過數(shù)據(jù)線6發(fā)出控制信號給可控硅組7，可控硅組7接入的三相交流電8經(jīng)過可控硅組7調(diào)節(jié)的輸出三相交流電通過輸出端的三相交流電線9傳輸給箱式電阻爐10，箱式電阻爐10內(nèi)的熱電偶11 將探測的實(shí)際溫度數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線12傳給可編程PID調(diào)節(jié)器5，可編程PID調(diào)節(jié)器5通過數(shù)據(jù)線13發(fā)回反饋信號給光電耦合器3，光電耦合器3轉(zhuǎn)換的反饋信號通過數(shù)據(jù)線14最終傳回PC中控機(jī)1。在控制器電源開關(guān)接通的時候，可編程PID調(diào)節(jié)器5會自檢，自檢完成后會將采集到的溫度信號顯示在主屏幕上。并將這個溫度的值反饋給PC中控機(jī)1。PC中控機(jī)1可以通過軟件界面看到當(dāng)前箱式電阻爐內(nèi)的實(shí)際溫度。當(dāng)操作人員通過PC中控機(jī)1來控制箱式電阻爐10升溫的時候，可編程PID調(diào)節(jié)器 5會接收到來自PC中控機(jī)1的控制指令信號，并將操作人員輸入的溫度指令與箱式電阻爐 10內(nèi)的溫度比較，根據(jù)可編程PID調(diào)節(jié)器5內(nèi)部固化的數(shù)學(xué)模型來計(jì)算PID值。并將結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬電流信號，輸出給可控硅組7。可控硅組7得到信號，以相應(yīng)的“開合角度”輸出功率或電壓。即所謂的調(diào)功、調(diào)壓。箱式電阻爐10得到這部分功率或電壓開始升溫?？删幊蘌ID調(diào)節(jié)器5不斷采集電阻爐中的溫度，不斷計(jì)算，輸出控制信號控制可控硅組7的“開合角度”。當(dāng)溫度接近操作者設(shè)定的溫度時，可編程PID調(diào)節(jié)器5會使可控硅的“開合角度” 變的很小，或者關(guān)閉。使箱式電阻爐按照原有的慣性慢慢升高溫度?；蛘邷囟韧Ｖ股?。來慢慢趨近設(shè)定溫度。當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定溫度時?？删幊蘌ID調(diào)節(jié)器5會控制可控硅組7盡量保持一個穩(wěn)定的輸出來使溫度正好在這里保持不變。如圖2所示，可以直觀的看出這一過程?？删幊蘌ID調(diào)節(jié)器5還擁有手動操作功能，即不使用PC中控機(jī)1，直接在其控制面板上輸入設(shè)定溫度。啟動電阻爐，此時的升溫過程與計(jì)算機(jī)操作的升溫過程完全相同。
權(quán)利要求1.熱處理實(shí)驗(yàn)爐組態(tài)程控系統(tǒng)，包括PC中控機(jī)、光電耦合器、可編程PID調(diào)節(jié)器、可控硅組、箱式電阻爐，其特征是PC中控機(jī)串口端通過數(shù)據(jù)線與光電耦合器的輸入串口端連接，光電耦合器的輸出串口通過數(shù)據(jù)線與可編程PID調(diào)節(jié)器的輸入串口進(jìn)行連接，可編程 PID調(diào)節(jié)器通過數(shù)據(jù)線與可控硅組的串口進(jìn)行連接，可控硅組的電源輸入端接入三相交流電，可控硅組的電源輸出端接入三相交流電線與箱式電阻爐進(jìn)行，箱式電阻爐內(nèi)插熱電偶通過數(shù)據(jù)線與可編程PID調(diào)節(jié)器串口端進(jìn)行連接，可編程PID調(diào)節(jié)器串口端通過數(shù)據(jù)線與光電耦合器串口端連接，光電耦合器串口端通過數(shù)據(jù)線再與PC中控機(jī)串口端連接。
專利摘要熱處理實(shí)驗(yàn)爐組態(tài)程控系統(tǒng)，涉及熱處理實(shí)驗(yàn)室的加熱爐溫控領(lǐng)域，包括PC中控機(jī)、光電耦合器、可編程PID調(diào)節(jié)器、可控硅組、箱式電阻爐，其特征是PC中控機(jī)串口端與光電耦合器的輸入串口端、可編程PID調(diào)節(jié)器的輸入串口進(jìn)行連接、可控硅組的串口進(jìn)行連接，依次提供數(shù)據(jù)線相連，可控硅組的電源輸入端接入三相交流電，可控硅組的電源輸出端接入三相交流電線與箱式電阻爐進(jìn)行，箱式電阻爐內(nèi)插熱電偶通過數(shù)據(jù)線與可編程PID調(diào)節(jié)器串口端進(jìn)行連接，可編程PID調(diào)節(jié)器串口端通過數(shù)據(jù)線與光電耦合器串口端連接，光電耦合器串口端通過數(shù)據(jù)線再與PC中控機(jī)串口端連接。能夠模擬現(xiàn)場熱處理爐生產(chǎn)工藝的自動控溫實(shí)驗(yàn)爐系統(tǒng)，為制定現(xiàn)場熱處理工藝參數(shù)提供參考和指導(dǎo)，大幅度降低新產(chǎn)品開發(fā)周期和開發(fā)成本。
文檔編號B01L7/00GK202113878SQ20112019132
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者關(guān)劍俠, 孫麗鋼, 黃楠 申請人:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司