CN105483361A - 一种热处理工艺中的控温方法 - Google Patents

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    • C21—METALLURGY OF IRON
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Abstract

本发明提供一种热处理工艺中的控温方法，将大温度范围划分为若干个温度段，对每个温度段内的温度平均值进行PID参数调试，直至获得具有最佳温度稳定性的第一PID参数，也即控温对象的温度均匀度为±1℃、温度波动度为±2℃时对应的PID参数，这样在对控温对象实施热处理工艺时，控温对象到达某一温度段内，则对其使用该温度段内的温度平均值对应的第一PID参数进行控制，这样其对应的第一PID参数可以覆盖该温度段内所有的温度，因此在该温度段范围内，控温对象的温度波动度和均匀度皆较小，这样既能保证对每个温度段的控温的精确性和稳定性，而且能够适应大温度范围的热处理工艺。

Description

一种热处理工艺中的控温方法
技术领域
本发明涉及工业自动化领域，尤其涉及一种热处理工艺中的控温方法。
背景技术
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志，同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口，控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的，比如压力控制系统要采用压力传感器，电加热控制系统的传感器是温度传感器。
目前，PID是工业生产中最常用的一种控制方式，PID调节仪表也是工业控制中最常用的仪表之一，PID适用于需要进行高精度测量控制的系统，可根据被控对象自动演算出最佳PID控制参数。
有关PID控制及其控制器或智能PID控制器(仪表)等产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligentregulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet(控制网)相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。
在热处理工艺中，目前行业内只采用一组PID参数来覆盖所有温度段。由于PID控制的特性，往往一组PID参数只能满足某一温度段的需求。在温度范围比较广的控制场合中，一组PID无法达到很高的控制稳定性，温度波动度会超出±2℃的范围，降低了控温的精确度和稳定性。
因此有必要发明一种热处理工艺的控温方法，既能保持控温的精确度和稳定性，又能够适应大温度范围的热处理工艺。
发明内容
本发明提供一种热处理工艺的控温方法，目的在于克服现有技术的不足，将大温度范围划分为若干个温度段，并对温度段使用各自的第一PID参数进行控温。
为了实现上述目的，本发明提供了一种热处理工艺中的控温方法，包括如下步骤：
步骤一：提供一加热装置、一温度传感装置、与加热装置和温度传感装置皆连接的一温度控制器，加热装置与温度传感装置皆与控温对象接触，温度控制器内包括一PID调节仪表；
步骤二：将热处理工艺中的目标温度段划分为若干个温度段，并输入至温度控制器内；
步骤三：计算每个温度段的平均值，依次对于每个温度段的平均值进行PID参数调试，直至获得控温对象的温度均匀度为±1℃、温度波动度为±2℃时对应的第一PID参数，每个温度段的平均值对应一个第一PID参数；
步骤四：将步骤三中得到的数据寄存于PID调节仪表内，在每一个温度段内选定一个设定值，使得当温度传感装置测量控温对象得到的温度超过所述设定值时，温度控制器切换至下一个温度段，此时温度控制器使用下一个温度段对应的第一PID参数控制加热装置。
作为优选，温度控制器连接可编程控制器或者连接可实现PID控制的PC系统。
作为优选，步骤一中温度控制器还连接报警装置，设定报警温度，当温度传感装置测得控温对象的温度达到或者超过报警温度，则温度控制器启动报警装置报警。
作为优选，步骤一中温度控制器还连接程序结束报警装置，当温度控制器的控温程序已经完成，则温度控制器启动程序结束报警装置报警。
作为优选，步骤一中温度控制器还连接搅拌装置，搅拌装置与控温对象接触，温度控制器控制搅拌装置对控温对象的搅拌速度。
作为优选，搅拌装置上设置升降装置和计时装置，温度控制器控制升降装置从而控制搅拌装置对控温对象的搅拌深度，温度控制器控制计时装置从而控制搅拌装置对控温对象的搅拌时间。
作为优选，步骤四中每一个温度段内选定的设定值为该温度段的温度最大值。
与现有技术相比，本发明提供了热处理工艺中的控温方法，包括如下步骤：
步骤一：提供一加热装置、一温度传感装置、与加热装置和温度传感装置皆连接的一温度控制器，加热装置与温度传感装置皆与控温对象接触，温度控制器内包括一PID调节仪表；
步骤二：将热处理工艺中的目标温度段划分为若干个温度段，并输入至温度控制器内；
步骤三：计算每个温度段的平均值，依次对于每个温度段的平均值进行PID参数调试，直至获得控温对象的温度均匀度为±1℃、温度波动度为±2℃时对应的第一PID参数，每个温度段的平均值对应一个第一PID参数；
步骤四：将步骤三中得到的数据寄存于PID调节仪表内，在每一个温度段内选定一个设定值，使得当温度传感装置测量控温对象得到的温度超过所述设定值时，温度控制器切换至下一个温度段，此时温度控制器使用下一个温度段对应的第一PID参数控制加热装置。
本发明将大温度范围划分为若干个温度段，对每个温度段内的温度平均值进行PID参数调试，直至获得具有最佳温度稳定性的第一PID参数，也即控温对象的温度均匀度为±1℃、温度波动度为±2℃时对应的PID参数，这样在对控温对象实施热处理工艺时，控温对象到达某一温度段内，则对其使用该温度段内的温度平均值对应的第一PID参数进行控制，这样其对应的第一PID参数可以覆盖该温度段内所有的温度，因此在该温度段范围内，控温对象的温度波动度和均匀度皆较小，这样既能保证对每个温度段的控温的精确性和稳定性，而且能够适应大温度范围的热处理工艺。
附图说明
图1为本发明适用的实施例装置结构示意图；
图2为本发明提供的控温方法流程图。
图中：1-搅拌电机、11-搅拌棒、2-染缸、21-染料、3-电加热管、4-温度传感器、5-温度控制器、6-第一指示灯、7-第二指示灯。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例对本发明的内容进行详细描述。
本发明提供了热处理工艺中的控温方法，以在染缸对染料进行热处理的工艺为例，请参照图1，其装置具体为：染缸2内盛有染料21，染缸2顶部设有搅拌电机1，搅拌电机1向下伸出搅拌棒11进入至染缸2内用于搅拌染料21，染缸2内具有电加热管3用于加热染料21，在染缸2上还设有温度传感器4，其延伸至染料21内，温度传感器4与温度控制器5电路连接，此外温度控制器5也与电加热管3、搅拌电机1电路连接，温度控制器5还分别与第一指示灯6和第二指示灯7电路连接，当温度控制器5内的控温程序结束时，第一指示灯6亮起警示，当温度传感器4测得的染料21的温度达到最高值时，第二指示灯7亮起警示。
温度控制器5内设置有PID调节仪表，用于调节和储存PID参数。
本发明提供的热处理工艺中的控温方法，结合具体实施例后，包括如下步骤：
步骤一：对于加热染料21的热处理工艺，其具体的热工艺需求见下表1：
表1染缸热处理工艺的控温需求表
序号 温度 动作 时间
1 50℃ 升温 30分
2 50℃ 保温 60分
3 70℃ 升温 30分
4 70℃ 保温 30分
5 80℃ 升温 15分
6 80℃ 保温 30分
7 100℃ 升温 30分
8 100℃ 保温 ＞30分
其目标温度段为50℃～100℃，从表1中可以将目标温度段50℃～100℃划分为三个温度段，即50℃～70℃、70℃～80℃、80℃～100℃，在每个温度段内取一个参考点，在50℃～70℃内取65℃作为第一参考点，70℃～80℃内取75℃作为第二参考点，80℃～100℃内取90℃作为第三参考点；
步骤二：依次对于每个温度段内的参考点进行PID参数调试，直至获得具有最佳温度稳定性的第一PID参数，也就是说在该第一PID参数下，该温度段内，温度传感器4测得的染料21的温度均匀度波动范围在±1℃，温度波动度的范围为±2℃，同时，每个温度段的参考点各自对应一个第一PID参数；
步骤三：将步骤二中得到的数据寄存于PID调节仪表内，在每一个温度段内选定一个设定值，如每个温度段的温度最高值，作为设定值。当温度传感器4测量染料21得到的温度超过设定值时，温度控制器5自动切换至下一个温度段，此时温度控制器5使用下一个温度段对应的第一PID参数控制电加热管3、搅拌电机1，通过控制电加热管3对染料21的加热、控制搅拌电机1的搅拌速度，从而控制染料21的温度均匀度和温度波动度。
较佳地，还可以在搅拌电机1上设置计时装置(未图示)和升降装置(未图示)，升降装置用于控制搅拌电机1的搅拌棒11在染料21内的深度，这样可以控制搅拌棒11的搅拌深度，计时装置用于控制搅拌棒11的搅拌时间。
较佳地，温度控制器5连接可编程控制器或者连接可实现PID控制的PC系统，温度控制器5的功能皆通过可编程控制器或者可实现PID控制的PC系统编程实现。
本发明将大温度范围划分为若干个温度段，对每个温度段内的温度平均值进行PID参数调试，直至获得具有最佳温度稳定性的第一PID参数，这样在对控温对象实施热处理工艺时，控温对象到达某一温度段内，则对其使用该温度段内的温度平均值对应的第一PID参数进行控制，这样其对应的第一PID参数可以覆盖该温度段内所有的温度，因此在该温度段范围内，控温对象的温度波动度和均匀度皆较小，这样既能保证对每个温度段的控温的精确性和稳定性，而且能够适应大温度范围的热处理工艺。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种热处理工艺中的控温方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：提供一加热装置、一温度传感装置、与加热装置和温度传感装置皆连接的一温度控制器，加热装置与温度传感装置皆与控温对象接触，温度控制器内包括一PID调节仪表；
步骤二：将热处理工艺中的目标温度段划分为若干个温度段，并输入至温度控制器内；
步骤三：计算每个温度段的平均值，依次对于每个温度段的平均值进行PID参数调试，直至获得控温对象的温度均匀度为±1℃、温度波动度为±2℃时对应的第一PID参数，每个温度段的平均值对应一个第一PID参数；
步骤四：将步骤三中得到的数据寄存于PID调节仪表内，在每一个温度段内选定一个设定值，使得当温度传感装置测量控温对象得到的温度超过所述设定值时，温度控制器切换至下一个温度段，此时温度控制器使用下一个温度段对应的第一PID参数控制加热装置。
2.根据权利要求1所述的热处理工艺中的控温方法，其特征在于，温度控制器连接可编程控制器或者连接可实现PID控制的PC系统。
3.根据权利要求1所述的热处理工艺中的控温方法，其特征在于，步骤一中温度控制器还连接报警装置，设定报警温度，当温度传感装置测得控温对象的温度达到或者超过报警温度，则温度控制器启动报警装置报警。
4.根据权利要求1所述的热处理工艺中的控温方法，其特征在于，步骤一中温度控制器还连接程序结束报警装置，当温度控制器的控温程序已经完成，则温度控制器启动程序结束报警装置报警。
5.根据权利要求1所述的热处理工艺中的控温方法，其特征在于，步骤一中温度控制器还连接搅拌装置，搅拌装置与控温对象接触，温度控制器控制搅拌装置对控温对象的搅拌速度。
6.根据权利要求5所述的热处理工艺中的控温方法，其特征在于，搅拌装置上设置升降装置和计时装置，温度控制器控制升降装置从而控制搅拌装置对控温对象的搅拌深度，温度控制器控制计时装置从而控制搅拌装置对控温对象的搅拌时间。
7.根据权利要求1所述的热处理工艺中的控温方法，其特征在于，步骤四中每一个温度段内选定的设定值为该温度段的温度最大值。
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