CN103399600B - 一种线棒固化加热控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线棒固化加热控制系统，包括保护电路、可控硅调压器组、变压器组、温度传感器、分线盒组、工控机和PLC系统；所述的可控硅调压器组、变压器组和分线盒组分别包括4个相互独立的可控硅调压器、变压器和分线盒；所述的PLC系统采用模糊PID控制算法，PLC系统对每个线棒夹具上的多个温度传感器所测得的温度进行处理。本发明可同时控制4台或4台以上的机床进行工作，保护电路与工厂动力电源相连，根据所设定的工艺，PLC系统控制可控硅调压器的输出电压，经变压器降压处理后，直接给线棒通电加热。本发明功能强大、友好智能且易于操作，加工能力强且灵活性好，具有优秀的控制性能，保证了温度测量的准确性。

Description

一种线棒固化加热控制系统

技术领域

本发明涉及一种发电机定子线棒的绝缘固化生产技术，特别是一种线棒固化加热控制系统。

背景技术

线棒（条式线圈）是发电机进行能量转化的核心部件，被誉为发电机的心脏，在发电机生产中，定子线棒绝缘固化过程是其中的关键生产步骤。但当前国内线棒的固化加热系统自动化程度不足，温控系统简单、控制性能差，多由工人手动操作，规范性也不高，产品质量不稳定，生产效率低，急需研发一种自动控制系统，代替人工作业，提高产品的质量及生产效率。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种自动化程度高，可提高产品的质量及生产效率的线棒固化加热控制系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种线棒固化加热控制系统，包括保护电路、可控硅调压器组、变压器组、温度传感器、分线盒组、工控机和PLC系统；所述的可控硅调压器组包括4个相互独立的可控硅调压器；所述的变压器组包括4个相互独立的变压器；所述的分线盒组包括4个相互独立的分线盒；所述的保护电路的输入端与动力电源相连，其输出端分别与可控硅调压器组中的4个可控硅调压器连接，可控硅调压器组中的每一个可控硅调压器分别与变压器组中的一个变压器连接；变压器组中的每一个变压器分别与一个线棒连接；每个线棒安装在一台机床的夹具上，且每个夹具上布置多个温度传感器，每个线棒夹具上的多个温度传感器的线缆汇总于分线盒组中的一个分线盒内，分线盒组中的4个分线盒分别通过快速接头与PLC系统相连；所述的工控机与PLC系统通过MPI线进行连接；所述的PLC系统还分别与可控硅调压器组中的4个可控硅调压器连接。

本发明所述的线棒夹具上布置有6个温度传感器，其中对应线棒中部直线部分布置4个温度传感器，线棒两侧端部各布置1个温度传感器。

本发明所述的可控硅调压器组包括4个以上相互独立的可控硅调压器；所述的变压器组包括4个以上相互独立的变压器；所述的分线盒组包括4个以上相互独立的分线盒；所述的可控硅调压器、变压器和分线盒的数量相等。

本发明所述的PLC系统采用模糊PID控制算法，PLC系统对每个线棒夹具上的多个温度传感器所测得的温度进行处理，具体的处理方法包括以下步骤：

A、补偿校准：在工控机中为每个传感器建立一个在一定温度区间内具有一定温度间隔的温度补偿校准数据库，补偿值需通过标准温度计实际测量得到，本发明工作时，先将数据库中的温度补偿表送至PLC系统，由PLC系统用插值法求得每个传感器在一定温度区间内的补偿曲线，每个温度传感器测量的温度值进入PLC系统后，与补偿曲线中相应位置的补偿值相加，则得到每个传感器的准确温度；所述的一定温度区间为0～250℃，一定温度间隔为10℃；

B、加权平均：在保证线棒直线段质量的前提下，兼顾线棒端部，把每个位置测得的值加权后求平均值，作为线棒的温度值。

本发明的工作原理如下：本发明可同时控制4台或4台以上的机床进行工作，保护电路与工厂动力电源相连，根据所设定的工艺，PLC系统控制可控硅调压器的输出电压，经变压器降压处理后，直接给线棒通电加热。每台机床都配备可控硅调压器和变压器，因此可分别对每台机床进行控制，互不影响，在线棒的夹具上布置多个温度传感器，温度传感器线缆汇总于分线盒中，分线盒通过快速接头与PLC系统相连，利用多个温度传感器实现的一种温度测量方法，使测量准确符合实际情况，工控机与PLC系统用MPI线进行连接，工控机作为人机交互界面、工艺数据库与加工记录数据库等的载体。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、功能强大、友好智能且易于操作。由于本发明采用WinCC编写人机交互界面，可在工控机上实时显示四台机床加工过程中的工艺参数、设备状态，并且本发明可自动识别机床编号，自动从上位机中的工艺数据库中查询当前机床可加工的产品和相应生产工艺。

2、加工能力强且灵活性好。由于本发明在PLC系统中只保存当前工艺和参数设置，利用上位机强大存储能力建立工艺数据库和机床参数数据库，在加工开始时由操作人员选定，再将工艺参数发送到PLC系统中，使本发明具备生产近乎无限种产品的能力；用户可根据需求自行添加、修改、删除加工工艺。

3、优秀的控制性能。由于本发明运用模糊PID控制算法，达到了良好的控制效果，加工曲线跟踪性能好，超调量小。

4、测量精确。由于本发明每个线棒夹具上布置有多个温度传感器，采用多点测量、加权平均、补偿校准等手段，保证了温度测量的准确性。

5、使机床可快速接入系统的分线盒。由于本发明的每台机床配一个分线盒，在分线盒中设置机床编号，通过快速接头接入本发明后，本发明可自动识别机床编号，并自动将该机床可生产的产品和相应工艺信息显示在工控机中的人机交互界面中，供操作者选择。并且分线盒可以对机床进行简单操作和状态提示，机床上温度传感器线缆直接连至分线盒，再通过快速接头与PLC系统连接，使线缆的布设变得方便，使机床可快速接入本发明。

6、强大的加工记录系统。由于本发明在工控机中建立加工记录数据库，在设备工作时，PLC系统实时将加工过程中的时间节点和加工细节等数据记录在DB区中，待一次加工完成后，将数据发送到工控机中的数据库中进行存储，精确记录员工的加工历史与加工细节，克服了PLC系统存储空间小的不足，能满足用户至少50年的存储能力，并能自动导出成EXCEL报表；

7、具有多种操作方式。由于本发明可以在工控机上操作，也可在控制柜（本地）或者分线盒（远程）上操作；

8、由于本发明每个机床由PLC系统的不同端口进行控制和数据采集，在PLC系统中为每个机床建立不同的工艺存储区和参数存储区，本发明可分别控制每台机床的启动或停止；每台机床可采用不同的夹具、不同的工艺进行生产，互不影响。

附图说明

本发明仅有附图1张，其中：

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、保护电路，2、可控硅调压器，3、变压器，4、温度传感器，5、线棒，6、分线盒，7、工控机，8、PLC系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示，一种线棒5固化加热控制系统，包括保护电路1、可控硅调压器组、变压器组、温度传感器4、分线盒组、工控机7和PLC系统8；所述的可控硅调压器组包括4个相互独立的可控硅调压器2；所述的变压器组包括4个相互独立的变压器3；所述的分线盒组包括4个相互独立的分线盒6；所述的保护电路1的输入端与动力电源相连，其输出端分别与可控硅调压器组中的4个可控硅调压器2连接，可控硅调压器组中的每一个可控硅调压器2分别与变压器组中的一个变压器3连接；变压器组中的每一个变压器3分别与一个线棒5连接；每个线棒5安装在一台机床的夹具上，且每个夹具上布置多个温度传感器4，每个线棒5夹具上的多个温度传感器4的线缆汇总于分线盒组中的一个分线盒6内，分线盒组中的4个分线盒6分别通过快速接头与PLC系统8相连；所述的工控机7与PLC系统8通过MPI线进行连接；所述的PLC系统8还分别与可控硅调压器组中的4个可控硅调压器2连接。所述的线棒5夹具上布置有6个温度传感器4，其中对应线棒5中部直线部分布置4个温度传感器4，线棒5两侧端部各布置1个温度传感器4。所述的可控硅调压器组包括4个以上相互独立的可控硅调压器2；所述的变压器组包括4个以上相互独立的变压器3；所述的分线盒组包括4个以上相互独立的分线盒6；所述的可控硅调压器2、变压器3和分线盒6的数量相等。

所述的PLC系统8采用模糊PID控制算法，PLC系统8对每个线棒5夹具上的多个温度传感器4所测得的温度进行处理，具体的处理方法包括以下步骤：

A、补偿校准：在工控机7中为每个传感器建立一个在一定温度区间内具有一定温度间隔的温度补偿校准数据库，补偿值需通过标准温度计实际测量得到，本发明工作时，先将数据库中的温度补偿表送至PLC系统8，由PLC系统8用插值法求得每个传感器在一定温度区间内的补偿曲线，每个温度传感器4测量的温度值进入PLC系统8后，与补偿曲线中相应位置的补偿值相加，则得到每个传感器的准确温度；所述的一定温度区间为0～250℃，一定温度间隔为10℃；

B、加权平均：在保证线棒5直线段质量的前提下，兼顾线棒5端部，把每个位置测得的值加权后求平均值，作为线棒5的温度值。

本发明的工作原理如下：本发明可同时控制4台或4台以上的机床进行工作，保护电路1与工厂动力电源相连，根据所设定的工艺，PLC系统8控制可控硅调压器2的输出电压，经变压器3降压处理后，直接给线棒5通电加热。每台机床都配备可控硅调压器2和变压器3，因此可分别对每台机床进行控制，互不影响，在线棒5的夹具上布置多个温度传感器4，温度传感器4线缆汇总于分线盒6中，分线盒6通过快速接头与PLC系统8相连，利用多个温度传感器4实现的一种温度测量方法，使测量准确符合实际情况，工控机7与PLC系统8用MPI线进行连接，工控机7作为人机交互界面、工艺数据库与加工记录数据库等的载体。

本发明可同时控制四台机床进行工作，保护电路1与工厂动力电源相连，为整个系统供电，根据所设定的工艺，PLC系统8控制可控硅调压器2所输出电压，经变压器3降压处理后，直接给线棒5通电加热，每台机床都配备可控硅调压器2与变压器3，因此可分别对机床进行控制，互不影响，在线棒5的夹具上布置多个温度传感器4，温度传感器4线缆汇总于分线盒6中，分线盒6通过快速接头与PLC系统8相连，工控机7与PLC系统8用MPI线进行连接，工控机7作为人机交互界面、工艺数据库与加工记录数据库等的载体。温度传感器4的信号接入PLC系统8中后，经格式转换、加权平均、补偿校准后得到实际温度值，实际温度值作为反馈信号与设定值比较后，PLC系统8运用模糊PID控制算法，通过控制可控硅调压器2的输出电压达到控制线棒5加工温度的目的。工艺数据库存储在工控机7中，可根据用户需求进行添加、删除和修改，在PLC系统8中为每个机床指定一定存储区域用来存储相应机床的当前工艺，当机床开始工作时，工控机7再将选所需工艺数据发送给PLC系统8，摆脱了PLC系统8存储容量少无法存储大量工艺的不足，而且每个机床可使用不同的工艺进行加工，这就使本发明具备生产近乎无限多种产品的能力，提高生产的灵活性。每台机床配分线盒5一个，此分线盒5中包含一个拨码开关，用来定义机床编号；有操作键盘，可向PLC系统8发操作信号，有带蜂鸣的灯组用来显示机床的工作状态；装有快速接头，可快速接入系统，方便转型。配有分线盒5的机床接入系统后，系统会自动检测机床编号，自动查询工艺数据库，在工控机7的人机界面中显示机床可使用的工艺供操作者选择。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种线棒固化加热控制系统，包括保护电路(1)、可控硅调压器组、变压器组、温度传感器(4)、分线盒组、工控机(7)和PLC系统(8)；所述的可控硅调压器组包括4个相互独立的可控硅调压器(2)；所述的变压器组包括4个相互独立的变压器(3)；所述的分线盒组包括4个相互独立的分线盒(6)；所述的保护电路(1)的输入端与动力电源相连，其输出端分别与可控硅调压器组中的4个可控硅调压器(2)连接，可控硅调压器组中的每一个可控硅调压器(2)分别与变压器组中的一个变压器(3)连接；变压器组中的每一个变压器(3)分别与一个线棒(5)连接；每个线棒(5)安装在一台机床的夹具上，且每个夹具上布置多个温度传感器(4)，每个线棒(5)夹具上的多个温度传感器(4)的线缆汇总于分线盒组中的一个分线盒(6)内，分线盒组中的4个分线盒(6)分别通过快速接头与PLC系统(8)相连；所述的工控机(7)与PLC系统(8)通过MPI线进行连接；所述的PLC系统(8)还分别与可控硅调压器组中的4个可控硅调压器(2)连接；所述的线棒(5)夹具上布置有6个温度传感器(4)，其中对应线棒(5)中部直线部分布置4个温度传感器(4)，线棒(5)两侧端部各布置1个温度传感器(4)；所述的可控硅调压器组包括4个以上相互独立的可控硅调压器(2)；所述的变压器组包括4个以上相互独立的变压器(3)；所述的分线盒组包括4个以上相互独立的分线盒(6)；所述的可控硅调压器(2)、变压器(3)和分线盒(6)的数量相等；

其特征在于：所述的PLC系统(8)采用模糊PID控制算法，PLC系统(8)对每个线棒(5)夹具上的多个温度传感器(4)所测得的温度进行处理，具体的处理方法包括以下步骤：

A、补偿校准：在工控机(7)中为每个传感器建立一个在一定温度区间内具有一定温度间隔的温度补偿校准数据库，补偿值需通过标准温度计实际测量得到，本发明工作时，先将数据库中的温度补偿表送至PLC系统(8)，由PLC系统(8)用插值法求得每个传感器在一定温度区间内的补偿曲线，每个温度传感器(4)测量的温度值进入PLC系统(8)后，与补偿曲线中相应位置的补偿值相加，则得到每个传感器的准确温度；所述的一定温度区间为0～250℃，一定温度间隔为10℃；

B、加权平均：在保证线棒(5)直线段质量的前提下，兼顾线棒(5)端部，把每个位置测得的值加权后求平均值，作为线棒(5)的温度值。