專利名稱：蒸汽養(yǎng)護(hù)自動化溫控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動化溫控系統(tǒng)，尤其涉及一種用于混凝土生產(chǎn)中蒸汽養(yǎng)護(hù)過程的自動溫控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
混凝土產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，其生產(chǎn)過程一般需要進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。近年來，新型的混凝土產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，它們對養(yǎng)護(hù)有特別要求。我國幅員遼闊，四季溫差大，使用自然養(yǎng)護(hù)法具有不確定性，養(yǎng)護(hù)溫度波動大、養(yǎng)護(hù)時間不定都不能夠保證混凝土的質(zhì)量，必須采用規(guī)定的溫度工藝曲線和規(guī)定的時間進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以便在不同的環(huán)境中保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，因此混凝土的蒸汽養(yǎng)護(hù)過程顯得十分重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種精確度高、靈活性好的混凝土蒸汽養(yǎng)護(hù)自動化溫控系統(tǒng)，解決生產(chǎn)中勞動強(qiáng)度大、溫控不準(zhǔn)確、容易產(chǎn)生誤差等問題。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述蒸汽養(yǎng)護(hù)自動化溫控系統(tǒng)，包括養(yǎng)護(hù)室，混凝土產(chǎn)品位于養(yǎng)護(hù)室內(nèi)，在養(yǎng)護(hù)室內(nèi)敷設(shè)蒸汽管道，在控制室內(nèi)設(shè)置的工控機(jī)和控制電柜，控制電柜內(nèi)裝設(shè)溫控儀表，所述溫控儀表與工控機(jī)相連，并且，所述溫控儀表的輸入端連接測量養(yǎng)護(hù)室內(nèi)溫度的溫度傳感器以及測量混凝土產(chǎn)品表面溫度的表面?zhèn)鞲衅鳎瑴乜貎x表的輸出端連接電動調(diào)節(jié)閥；所述電動調(diào)節(jié)閥安裝于蒸汽管道的入口，用于調(diào)節(jié)蒸氣流量；所述溫度傳感器實時測量的養(yǎng)護(hù)室溫度值和表面?zhèn)鞲衅鳒y量的混凝土的表面溫度值傳送到控制電柜中的溫控儀表，再傳送給工控機(jī)，工控機(jī)將接收到的溫度值與設(shè)定的溫度工藝曲線比較，調(diào)整電動調(diào)節(jié)閥的開度，使養(yǎng)護(hù)室內(nèi)的溫度和混凝土的表面溫度達(dá)到規(guī)定值。所述溫控儀表包括嵌入式微處理器，所述嵌入式微處理器的輸入端通過輸入接口電路連接多個溫度變送器，溫度變送器的輸入端分別與養(yǎng)護(hù)室內(nèi)的溫度傳感器和表面?zhèn)鞲衅飨噙B；所述嵌入式微處理器的輸出端通過功放與電動調(diào)節(jié)閥連接。所述工控機(jī)采用的溫度調(diào)節(jié)策略是PID算法與專家經(jīng)驗相結(jié)合根據(jù)對象特性及工藝要求，設(shè)計若干條控制規(guī)則，利用“ IF…THEN··· ”語句來表述一條一條的專家規(guī)則，預(yù)先將規(guī)則下的調(diào)整方法及調(diào)整參數(shù)存儲于工控機(jī)中；所述專家規(guī)則根據(jù)當(dāng)前偏差e (η)及其變化率Δ e (η)的大小，決定控制方式和是否需修改比例系數(shù)ΚΡ、積分增益K1和微分增益 KD;控制過程中，工控機(jī)不需按系統(tǒng)辨識結(jié)果或某一目標(biāo)函數(shù)整定PID參數(shù)，而是按當(dāng)前狀態(tài)對基本PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。所述工控機(jī)能夠分別設(shè)定多個養(yǎng)護(hù)室的參數(shù)，并對每個養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行獨立控制。本發(fā)明的優(yōu)點是同時對多個混凝土的養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)的自動化溫度控制， 也可以分別對某一個養(yǎng)護(hù)室的混凝土產(chǎn)品進(jìn)行特殊的養(yǎng)護(hù)。所有混凝土產(chǎn)品的蒸汽養(yǎng)護(hù)工作可通過位于控制室的工控機(jī)進(jìn)行全功能的遠(yuǎn)程控制，溫控數(shù)據(jù)可長期保存，隨時查詢，任意打印曲線和表格等。由于該系統(tǒng)對各養(yǎng)護(hù)室的控制從硬件上是分開的，因此大大提高了系統(tǒng)的可靠性。


圖1為本系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)圖。圖2為本系統(tǒng)的工作狀態(tài)示意圖。圖3為溫控儀表的硬件結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1和圖2所示，本自動化溫控系統(tǒng)設(shè)置在生產(chǎn)廠的車間內(nèi)，包括養(yǎng)護(hù)室6，混凝土產(chǎn)品9位于養(yǎng)護(hù)室6內(nèi)，在養(yǎng)護(hù)室6內(nèi)敷設(shè)蒸汽管道11，其特征是在控制室內(nèi)設(shè)置的工控機(jī)1和控制電柜4，控制電柜4內(nèi)裝設(shè)溫控儀表，所述溫控儀表與工控機(jī)1相連，并且，所述溫控儀表的輸入端連接測量養(yǎng)護(hù)室內(nèi)溫度的溫度傳感器7以及測量混凝土產(chǎn)品9表面溫度的表面?zhèn)鞲衅?，溫控儀表的輸出端連接電動調(diào)節(jié)閥5 ；所述電動調(diào)節(jié)閥5安裝于蒸汽管道11的入口，用于調(diào)節(jié)蒸氣流量。工控機(jī)1與控制電柜4相連，通過有線通信方式發(fā)出溫度控制指令。工控機(jī)1能夠分別設(shè)定多個養(yǎng)護(hù)室6的參數(shù)，并對每個養(yǎng)護(hù)室6進(jìn)行獨立控制。本自動化溫控系統(tǒng)通過對高溫高壓蒸汽的控制來實現(xiàn)對混凝土生產(chǎn)過程的溫度控制。通過對養(yǎng)護(hù)室內(nèi)溫度、混凝土表面溫度的測量，進(jìn)行溫度跟蹤監(jiān)控。同時以溫度一時間曲線顯示各種溫度變化情況。如圖2所示，本自動化溫控系統(tǒng)在控制室內(nèi)設(shè)置工控機(jī)1、顯示器2、打印機(jī)3和控制電柜4。采用工控機(jī)1作為系統(tǒng)的自動化硬件平臺?？刂齐姽?內(nèi)裝設(shè)溫控儀表，它一方面與工控機(jī)1通信，另一方面采集溫度信號，并發(fā)出控制電動調(diào)節(jié)閥5的命令。在養(yǎng)護(hù)室6 內(nèi)敷設(shè)的蒸汽管道11呈蛇形排列，其流量由電動調(diào)節(jié)閥5控制，使蒸汽連續(xù)噴出。在養(yǎng)護(hù)室6內(nèi)安裝溫度傳感器7，用于測量室內(nèi)溫度。在混凝土產(chǎn)品9的上表面安放表面?zhèn)鞲衅?8，用于測量混凝土產(chǎn)品9的表面溫度。當(dāng)一塊混凝土產(chǎn)品9澆注完畢，等待一段時間后，在其表面安放表面?zhèn)鞲衅?。在基座10上等距安放混凝土產(chǎn)品9。工控機(jī)1根據(jù)工藝要求設(shè)置控制參數(shù)，從控制室發(fā)出啟動蒸養(yǎng)命令。將溫度傳感器7實時測量的養(yǎng)護(hù)室6溫度信號和表面?zhèn)鞲衅?測量的混凝土產(chǎn)品9的表面溫度傳送到控制電柜4中的溫控儀表，并通過有線通信傳送給工控機(jī)1，工控機(jī)1將接收到的溫度值與設(shè)定的溫度工藝曲線比較，通過控制算法，調(diào)整電動調(diào)節(jié)閥5的開度，使養(yǎng)護(hù)室6內(nèi)的溫度和混凝土 9的表面溫度達(dá)到規(guī)定值。如圖3所示，是溫控儀表的硬件框圖，它內(nèi)置嵌入式微處理器，具有實時操作系統(tǒng)，能夠智能化地及時、快速處理現(xiàn)場信號。所述嵌入式微處理器的輸入端通過輸入接口電路連接多個溫度變送器，溫度變送器的輸入端分別與養(yǎng)護(hù)室6內(nèi)的溫度傳感器7和表面?zhèn)鞲衅?相連；所述嵌入式微處理器的輸出端通過功放與電動調(diào)節(jié)閥5連接。當(dāng)啟動控制過程后，所述溫控儀表依據(jù)工藝要求，實時測量養(yǎng)護(hù)室的溫度和混凝土表面的溫度，根據(jù)專家 PID控制算法，調(diào)整電動調(diào)節(jié)閥的開度，滿足生產(chǎn)的工藝需要。同時將測量數(shù)據(jù)經(jīng)通信口傳送到工控機(jī)，做為歷史數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，用于制作報表和查閱。溫度調(diào)節(jié)策略是根據(jù)專家PID控制算法制定的，它是PID算法與專家經(jīng)驗的結(jié)合。 PID算法能夠有效地調(diào)節(jié)線性系統(tǒng)的控制過程，但對于非線性、大滯后的系統(tǒng)效果不明顯。 利用專家系統(tǒng)知識庫輸出修正PID參數(shù)，改變PID控制方式以達(dá)到最佳PID控制效果。根據(jù)對象特性及工藝要求，設(shè)計了若干條控制規(guī)則，利用“ IF…THEN··· ”語句來表述一條一條的專家規(guī)則，預(yù)先將規(guī)則下的調(diào)整方法及調(diào)整參數(shù)存儲于工控機(jī)1中。專家控制規(guī)則根據(jù)當(dāng)前偏差e(n)及其變化率Ae (η)的大小，決定控制方式和是否需修改比例系數(shù)ΚΡ、積分增益 K1和微分增益KD。控制過程中，工控機(jī)1不需按系統(tǒng)辨識結(jié)果或某一目標(biāo)函數(shù)整定PID參數(shù)，而是按當(dāng)前狀態(tài)對基本PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。將專家的經(jīng)驗總結(jié)成控制規(guī)律，融入到PID 控制中，使P、I、D三個參數(shù)在線自調(diào)整，不僅使得溫控儀表使用更方便，而且提高了控制精度。工控機(jī)1能夠分別設(shè)定多個養(yǎng)護(hù)室的參數(shù)，滿足不同產(chǎn)品生產(chǎn)的要求。既可以同時發(fā)出蒸養(yǎng)命令，也可以分別發(fā)出對某一個養(yǎng)護(hù)室的控制命令。當(dāng)某個蒸養(yǎng)過程結(jié)束時發(fā)出提示，提醒工作人員進(jìn)入下道工序。生產(chǎn)管理技術(shù)人員通過輸入密碼登錄管理界面，將所需的控制參數(shù)按一定格式輸入到工控機(jī)里。杜絕一切無關(guān)人員的誤操作，確保工藝數(shù)據(jù)的絕對安全性。本自動溫控系統(tǒng)所有的動作與步驟都事先經(jīng)過編程，生產(chǎn)過程程序化，數(shù)據(jù)采集自動化，按照程序自動控制，達(dá)到無人參與的目的，且具有數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)存儲、 報表打印等功能，從而提高溫度準(zhǔn)確性和生產(chǎn)效率，降低成本。
權(quán)利要求
1.蒸汽養(yǎng)護(hù)自動化溫控系統(tǒng)，包括養(yǎng)護(hù)室(6)，混凝土產(chǎn)品(9)位于養(yǎng)護(hù)室(6)內(nèi)，在養(yǎng)護(hù)室(6)內(nèi)敷設(shè)蒸汽管道(11)，其特征是在控制室內(nèi)設(shè)置的工控機(jī)(1)和控制電柜(4)，控制電柜(4)內(nèi)裝設(shè)溫控儀表，所述溫控儀表與工控機(jī)(1)相連，并且，所述溫控儀表的輸入端連接測量養(yǎng)護(hù)室內(nèi)溫度的溫度傳感器(7)以及測量混凝土產(chǎn)品(9)表面溫度的表面?zhèn)鞲衅?8)，溫控儀表的輸出端連接電動調(diào)節(jié)閥(5)；所述電動調(diào)節(jié)閥(5)安裝于蒸汽管道(11) 的入口，用于調(diào)節(jié)蒸氣流量；所述溫度傳感器(7)實時測量的養(yǎng)護(hù)室(6)溫度值和表面?zhèn)鞲衅?8)測量的混凝土(9) 的表面溫度值傳送到控制電柜(4 )中的溫控儀表，再傳送給工控機(jī)(1)，工控機(jī)(1)將接收到的溫度值與設(shè)定的溫度工藝曲線比較，調(diào)整電動調(diào)節(jié)閥(5)的開度，使養(yǎng)護(hù)室(6)內(nèi)的溫度和混凝土(9)的表面溫度達(dá)到規(guī)定值。
2.如權(quán)利要求1所述蒸汽養(yǎng)護(hù)自動化溫控系統(tǒng)，其特征是，所述溫控儀表包括嵌入式微處理器，所述嵌入式微處理器的輸入端通過輸入接口電路連接多個溫度變送器，溫度變送器的輸入端分別與養(yǎng)護(hù)室(6)內(nèi)的溫度傳感器(7)和表面?zhèn)鞲衅?8)相連；所述嵌入式微處理器的輸出端通過功放與電動調(diào)節(jié)閥(5 )連接。
3.如權(quán)利要求1所述蒸汽養(yǎng)護(hù)自動化溫控系統(tǒng)，其特征是，所述工控機(jī)采用的溫度調(diào)節(jié)策略是PID算法與專家經(jīng)驗相結(jié)合根據(jù)對象特性及工藝要求，設(shè)計若干條控制規(guī)則，利用“ IF··· THEN··· ”語句來表述一條一條的專家規(guī)則，預(yù)先將規(guī)則下的調(diào)整方法及調(diào)整參數(shù)存儲于工控機(jī)中；所述專家規(guī)則根據(jù)當(dāng)前偏差e (η)及其變化率Ae (η)的大小，決定控制方式和是否需修改比例系數(shù)ΚΡ、積分增益K1和微分增益Kd ；控制過程中，工控機(jī)不需按系統(tǒng)辨識結(jié)果或某一目標(biāo)函數(shù)整定PID參數(shù)，而是按當(dāng)前狀態(tài)對基本PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
4.如權(quán)利要求1所述蒸汽養(yǎng)護(hù)自動化溫控系統(tǒng)，其特征是，所述工控機(jī)(1)能夠分別設(shè)定多個養(yǎng)護(hù)室(6)的參數(shù)，并對每個養(yǎng)護(hù)室(6)進(jìn)行獨立控制。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種蒸汽養(yǎng)護(hù)自動化溫控系統(tǒng)，包括養(yǎng)護(hù)室，混凝土產(chǎn)品位于養(yǎng)護(hù)室內(nèi)，在養(yǎng)護(hù)室內(nèi)敷設(shè)蒸汽管道，在控制室內(nèi)設(shè)置的工控機(jī)和控制電柜，控制電柜內(nèi)裝設(shè)溫控儀表，所述溫控儀表與工控機(jī)相連，并且，所述溫控儀表的輸入端連接測量養(yǎng)護(hù)室內(nèi)溫度的溫度傳感器以及測量混凝土產(chǎn)品表面溫度的表面?zhèn)鞲衅?，溫控儀表的輸出端連接電動調(diào)節(jié)閥；所述電動調(diào)節(jié)閥安裝于蒸汽管道的入口。本發(fā)明的優(yōu)點是同時對多個混凝土的養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)的自動化溫度控制，也可以分別對某一個養(yǎng)護(hù)室的混凝土產(chǎn)品進(jìn)行特殊的養(yǎng)護(hù)。所有混凝土產(chǎn)品的蒸汽養(yǎng)護(hù)工作可通過位于控制室的工控機(jī)進(jìn)行全功能的遠(yuǎn)程控制，溫控數(shù)據(jù)可長期保存，隨時查詢，任意打印曲線和表格等。
文檔編號G05B19/418GK102366967SQ20111037546
公開日2012年3月7日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者于力革, 姚健, 朱建鴻, 高美鳳 申請人:江南大學(xué)