加熱爐溫控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】加熱爐溫控系統(tǒng)，包括：用于采集爐內(nèi)溫度數(shù)據(jù)的測(cè)溫?zé)犭娕?、可編程序控制器、燒嘴控制器、空氣電磁閥、燃?xì)怆姶砰y、點(diǎn)火變壓器、燒嘴和PC機(jī)；所述的可編程序控制器，包括模糊控制器、脈沖分頻器，可編程序控制器分別與PC機(jī)、測(cè)溫?zé)犭娕枷噙B，所述的燒嘴控制器輸入端與可編程序控制器的輸出端相連，燒嘴控制器輸出端分別與燃?xì)夤艿郎系娜細(xì)怆姶砰y、空氣管道上的空氣電磁閥、點(diǎn)火變壓器相連，同時(shí)所述的燒嘴也與點(diǎn)火變壓器及管道上的燃?xì)怆姶砰y、空氣電磁閥相連。其具有實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)靈活，設(shè)計(jì)成本低，對(duì)溫度控制精度高，均勻性好，節(jié)省燃料消耗等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
加熱爐溫控系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于溫度控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于模糊脈沖燃燒技術(shù)的加熱爐溫控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今，工業(yè)加熱爐對(duì)熱處理產(chǎn)品質(zhì)量要求日益提高，往往需要加熱爐在燃燒過(guò)程中保持較高的控溫精度、溫度分布均勻、節(jié)省燃料消耗，同時(shí)降低控制系統(tǒng)硬件成本。傳統(tǒng)的PID控制方法與連續(xù)燃燒相結(jié)合的控制方式漸漸無(wú)法滿足一些工藝上的控制需求;在加熱爐低負(fù)荷燃燒控制過(guò)程中，連續(xù)燃燒容易造成燃料燃燒不充分，氣流流動(dòng)性差，爐內(nèi)溫度場(chǎng)分布不均，導(dǎo)致熱處理產(chǎn)品效果不佳。改進(jìn)燃燒控制過(guò)程，尋求一種新的更加高效、穩(wěn)定的燃燒控制方法一直是業(yè)界工程師不斷努力的方向。目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大部分脈沖燃燒過(guò)程采用硬件分頻設(shè)備實(shí)現(xiàn)，成本高，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)靈活性差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種加熱爐溫控系統(tǒng)，其具有實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)靈活，設(shè)計(jì)成本低，對(duì)溫度控制能力強(qiáng)，控制精度高，節(jié)省燃料消耗等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型方案的技術(shù)要點(diǎn)是:加熱爐溫控系統(tǒng)，包括:用于采集爐內(nèi)溫度數(shù)據(jù)的測(cè)溫?zé)犭娕?、可編程序控制器、燒嘴控制器、空氣電磁閥、燃?xì)怆姶砰y、點(diǎn)火變壓器、燒嘴和PC機(jī);所述的可編程序控制器，包括模糊控制器、脈沖分頻器，可編程序控制器分別與PC機(jī)、測(cè)溫?zé)犭娕枷噙B，所述的燒嘴控制器輸入端與可編程序控制器的輸出端相連，燒嘴控制器輸出端分別與燃?xì)夤艿郎系娜細(xì)怆姶砰y、空氣管道上的空氣電磁閥、點(diǎn)火變壓器相連，同時(shí)所述的燒嘴也與點(diǎn)火變壓器及管道上的燃?xì)怆姶砰y、空氣電磁閥相連。
[0005]優(yōu)選的，所述的燒嘴控制器和燒嘴有多個(gè)，且每個(gè)燒嘴控制器和對(duì)應(yīng)的燒嘴之間均設(shè)有燃?xì)夤艿郎系娜細(xì)怆姶砰y、空氣管道上的空氣電磁閥、點(diǎn)火變壓器。
[0006]優(yōu)選的，所述的模糊控制器、脈沖分頻器以模塊形式存于可編程序控制器中，模糊控制器輸出作為脈沖分頻器的輸入，脈沖分頻器的輸出作為多個(gè)燒嘴控制器的輸入。
[0007]優(yōu)選的，所述模糊控制器和脈沖分頻器采用PLC為基件。
[0008]優(yōu)選的，所述的模糊控制器為雙輸入單輸出結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選的，所述模糊控制器又包括:溫度偏差計(jì)算單元、偏差模糊化單元、規(guī)則設(shè)計(jì)及選擇單元、模糊推理單元、模糊輸出單元、輸出量化單元。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，脈沖分頻器包括:燒嘴工作周期設(shè)定單元、燒嘴空閑時(shí)間計(jì)算單元、燒嘴啟動(dòng)時(shí)序單元。
[0011 ]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，多個(gè)燒嘴，通過(guò)PLC內(nèi)的脈沖分配器控制，只工作于通斷狀態(tài)。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，加熱爐運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)PC機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果在于:其具有調(diào)節(jié)靈活，設(shè)計(jì)成本低，對(duì)溫度控制能力強(qiáng)，控制精度高，節(jié)省燃料，同時(shí)還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行人工干預(yù)和控制。使加熱爐燃燒過(guò)程更加平穩(wěn)，均勻，提高產(chǎn)品質(zhì)量，更具有市場(chǎng)價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0014]本實(shí)用新型共有附圖3幅:
[0015]圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖2為實(shí)施例中PLC內(nèi)模糊控制器結(jié)構(gòu)流程圖；
[0017]圖3為實(shí)施例中PLC內(nèi)脈沖分頻器結(jié)構(gòu)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0019]實(shí)施例1
[0020]加熱爐溫控系統(tǒng)，包括:用于采集爐內(nèi)溫度數(shù)據(jù)的測(cè)溫?zé)犭娕?、可編程序控制器、燒嘴控制器、空氣電磁閥、燃?xì)怆姶砰y、點(diǎn)火變壓器、燒嘴和PC機(jī);所述的可編程序控制器，包括模糊控制器、脈沖分頻器，所述的測(cè)溫?zé)犭娕寂c可編程序控制器PLC模擬量輸入I/O模板相連，采集溫度作為模糊控制器的輸入，模糊控制器以模塊形式存于PLC，模糊控制器輸出作為脈沖分頻器的輸入，脈沖分配器以模塊形式存于PLC，脈沖分頻器的輸出作為燒嘴控制器的輸入，所述的燒嘴控制器輸入端與PLC的數(shù)字量輸出I/O模板相連，燒嘴控制器輸出端分別與燃?xì)夤艿郎系娜細(xì)怆姶砰y、空氣管道上的空氣電磁閥、點(diǎn)火變壓器相連，同時(shí)所述的燒嘴也與點(diǎn)火變壓器及管道上的燃?xì)怆姶砰y、空氣電磁閥相連。
[0021]實(shí)施例2
[0022]作為實(shí)施例1的補(bǔ)充，如圖1所示，所述的燒嘴控制器和燒嘴有多個(gè)，且每個(gè)燒嘴控制器和對(duì)應(yīng)的燒嘴之間均設(shè)有燃?xì)夤艿郎系娜細(xì)怆姶砰y、空氣管道上的空氣電磁閥、點(diǎn)火變壓器。
[0023]實(shí)施例3
[0024]與實(shí)施例1或2具體相同的技術(shù)方案，更為具體的是:如圖2所示:所述模糊控制器又包括:溫度偏差計(jì)算單元、偏差模糊化單元、規(guī)則設(shè)計(jì)及選擇單元、模糊推理單元、模糊輸出單兀、輸出量化單兀O模糊控制器為雙輸入單輸出結(jié)構(gòu)。
[0025]如圖3所示:脈沖分頻器包括:燒嘴工作周期設(shè)定單元、燒嘴空閑時(shí)間計(jì)算單元、燒嘴啟動(dòng)時(shí)序單元。
[0026]所述模糊控制器和脈沖分頻器采用PLC為基件，本申請(qǐng)中的模糊控制器和脈沖分頻器在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有改進(jìn)，只是在現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)兩者進(jìn)行了優(yōu)化組合與應(yīng)用，即包括上述單元的結(jié)構(gòu)。
[0027]實(shí)施例4
[0028]為了保證燃燒的充分性及爐溫的均勻性，作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，多個(gè)燒嘴，通過(guò)PLC內(nèi)的脈沖分配器控制，只工作于通斷狀態(tài)，即滿負(fù)荷燃燒和熄火狀態(tài)。
[0029]加熱爐溫控系統(tǒng)具體實(shí)施過(guò)程如下:
[0030]測(cè)溫?zé)犭娕紲囟葌鞲衅鳈z測(cè)加熱爐控溫區(qū)溫度，將其傳送至可編程序控制器模擬量輸入模板，參閱圖2，可編程序控制器中的模糊控制器對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行偏差及偏差率計(jì)算，故所述模糊控制器為雙輸入單輸出結(jié)構(gòu)，模糊控制器一個(gè)輸入端是溫度偏差，另一個(gè)輸入是溫度的偏差變化率;對(duì)溫度偏差及偏差變化率進(jìn)行模糊化處理后，根據(jù)專家或工程師經(jīng)驗(yàn)和不同工況選擇模糊規(guī)則庫(kù)，進(jìn)行模糊推理，推理結(jié)果作為最終判斷輸出，為進(jìn)行工程應(yīng)用，該輸出再進(jìn)行解模糊化處理，處理后的輸出作為模糊控制總輸出值送至脈沖分頻器輸入端。接下來(lái)，參閱圖3，可編程序控制器中的脈沖分頻器，考慮該脈沖分頻器針對(duì)η個(gè)燒嘴的脈沖燃燒控制情況，即脈沖分頻器輸出控制η個(gè)燒嘴的啟停，每個(gè)燒嘴工作于最大輸出功率或最小火狀態(tài)。首先設(shè)定燒嘴工作周期，即每個(gè)燒嘴啟動(dòng)后固定工作的時(shí)間，然后根據(jù)模糊控制器輸出控制值，計(jì)算每個(gè)燒嘴的空閑周期，即燒嘴停止時(shí)間，根據(jù)空閑時(shí)間計(jì)算每個(gè)燒嘴相對(duì)于上一個(gè)燒嘴的延時(shí)啟動(dòng)時(shí)間，因此各個(gè)燒嘴是順次延時(shí)啟動(dòng)，循環(huán)工作，可充分?jǐn)噭?dòng)爐內(nèi)燃燒氣氛，使熱處理產(chǎn)品受熱均勻。針對(duì)η個(gè)燒嘴的燃燒啟動(dòng)過(guò)程，參閱圖1，PLC內(nèi)脈沖分頻器輸出控制各個(gè)燒嘴的啟停信號(hào)，該信號(hào)送至所述的η個(gè)燒嘴控制器，各燒嘴控制器控制管道上對(duì)應(yīng)燃?xì)怆姶砰y和空氣電磁閥的通斷以及點(diǎn)火變壓器的點(diǎn)火動(dòng)作，控制燒嘴的啟停，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)爐溫的控制。不同燒嘴工作時(shí)間及空閑時(shí)間周期的設(shè)置可以通過(guò)PC機(jī)操作界面設(shè)置，即各燒嘴啟動(dòng)后的工作狀態(tài)，可根據(jù)實(shí)際控制工藝需要實(shí)時(shí)調(diào)整。PC機(jī)操作界面可實(shí)時(shí)監(jiān)視加熱爐控溫系統(tǒng)各點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)。
[0031 ]本實(shí)用新型目的之一在于針對(duì)爐溫精確控制的需求及系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本的節(jié)省，提供一種可以均勻，高效率地控制爐溫的技術(shù);針對(duì)傳統(tǒng)連續(xù)燃燒過(guò)程低負(fù)荷情況下燃燒效率低，溫度均勻性差這一情況，進(jìn)行脈沖燃燒控制，同時(shí)通過(guò)PLC對(duì)脈沖分配器設(shè)計(jì)，降低硬件成本。本申請(qǐng)保留了雙輸入單輸出模糊控制器基本結(jié)構(gòu)，保留了燒嘴脈沖燃燒通斷狀態(tài)設(shè)定形式，即滿負(fù)荷燃燒和熄火兩種工作狀態(tài)，確保燃料充分燃燒。PC機(jī)監(jiān)控界面方便人機(jī)對(duì)話及參數(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整。本新型技術(shù)能有效地降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本，提高加熱爐的燃燒效率、控溫均勻性，提高熱處理產(chǎn)品質(zhì)量，增加其市場(chǎng)價(jià)值。
[0032]以上所述，僅為本發(fā)明創(chuàng)造較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明創(chuàng)造披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.加熱爐溫控系統(tǒng)，其特征在于，包括:用于采集爐內(nèi)溫度數(shù)據(jù)的測(cè)溫?zé)犭娕?、可編程序控制器、燒嘴控制器、空氣電磁閥、燃?xì)怆姶砰y、點(diǎn)火變壓器、燒嘴和PC機(jī);所述的可編程序控制器，包括模糊控制器、脈沖分頻器，可編程序控制器分別與PC機(jī)、測(cè)溫?zé)犭娕枷噙B，所述的燒嘴控制器輸入端與可編程序控制器的輸出端相連，燒嘴控制器輸出端分別與燃?xì)夤艿郎系娜細(xì)怆姶砰y、空氣管道上的空氣電磁閥、點(diǎn)火變壓器相連，同時(shí)所述的燒嘴也與點(diǎn)火變壓器及管道上的燃?xì)怆姶砰y、空氣電磁閥相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱爐溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述的燒嘴控制器和燒嘴有多個(gè)，且每個(gè)燒嘴控制器和對(duì)應(yīng)的燒嘴之間均設(shè)有燃?xì)夤艿郎系娜細(xì)怆姶砰y、空氣管道上的空氣電磁閥、點(diǎn)火變壓器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱爐溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述的模糊控制器、脈沖分頻器以模塊形式存于可編程序控制器中，模糊控制器輸出作為脈沖分頻器的輸入，脈沖分頻器的輸出作為多個(gè)燒嘴控制器的輸入。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加熱爐溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述模糊控制器和脈沖分頻器采用PLC為基件。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱爐溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述的模糊控制器為雙輸入單輸出結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的加熱爐溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述模糊控制器又包括:溫度偏差計(jì)算單元、偏差模糊化單元、規(guī)則設(shè)計(jì)及選擇單元、模糊推理單元、模糊輸出單元、輸出量化單元。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加熱爐溫控系統(tǒng)，其特征在于，脈沖分頻器包括:燒嘴工作周期設(shè)定單元、燒嘴空閑時(shí)間計(jì)算單元、燒嘴工作時(shí)序單元。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱爐溫控系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)燒嘴，通過(guò)PLC內(nèi)的脈沖分配器控制，只工作于通斷狀態(tài)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱爐溫控系統(tǒng)，其特征在于，加熱爐運(yùn)行狀態(tài)通過(guò)PC機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控。
【文檔編號(hào)】G05D23/19GK205540326SQ201620354991
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】胡玲艷
【申請(qǐng)人】大連大學(xué)