CN109900958A - 一种感应加热设备能量监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种感应加热设备能量监控系统，包括电压采集器、电流采集器、ARM处理器、感应加热设备能量反馈器、感应加热设备控制器以及远程显示监控器。本感应加热设备能量监控系统通过电压采集器和电流采集器可以实时获取感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号，并通过ARM处理器计算得到实时的输入功率以及反馈功率，并计算得到能量数据，通过远程显示监控器可将ARM处理器得到的能量数据进行分析、对比、保存，并生成历史曲线、能量图和生产质量报告，可以采取相应的措施，优化感应加热设备的操作，实现能量的优化利用。本发明还提供了一种基于上述能量监控系统的监控方法。

Description

一种感应加热设备能量监控系统及方法

技术领域

本发明涉及能量监控技术领域，具体涉及一种感应加热设备能量监控方法。

背景技术

表面热处理工艺是提高零件机械性能的主要手段之一,而感应加热时最常用的是表面电磁感应加热淬火方法。在国内的多数地区由于电网质量较差,导致电压、电流发生波动难以保证零件淬火质量以及整批产品在淬火深度、硬度的一致性,难以避免出现淬火质量问题(未淬火、过烧、裂纹)，所以必须对零件淬火工艺参数进行实时监控。

现有的感应加热设备均只是采用PLC对感应加热设备运行过程中的能量进行记录，因此无法获取淬火零件的实时能量数据或不同运行速度曲线对应的能量情况，从而导致无法精确控制电能的使用，也不能根据电能的变化情况做出相应的措施，以减少供电网压降低，引起的淬火不合格。因此，如何实现对感应加热设备进行能量监控，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种感应加热设备能量监控系统及方法，可以实现对感应加热设备能量使用的在线监控，并实现品质控制。

为实现上述技术方案，本发明提供了一种感应加热设备能量监控系统，包括：

电压采集器，用于采集感应加热设备供电侧的电压信号；

电流采集器，用于采集感应加热设备供电侧的电流信号；

感应加热设备能量反馈器，用于获取感应加热设备运行工况，并根据所述感应加热设备运行工况得到能量反馈值，最后根据能量反馈值计算得到反馈功率；

ARM处理器，所述ARM处理器用于获取根据感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号进行计算得到输入功率，以及获取感应加热设备运行工况以及该运行工况下的反馈功率，并根据所述反馈功率和输入功率进行计算，得到感应加热设备运行工况下的能量数据；

感应加热设备控制器，用于获取感应加热设备运行工况，并发送给ARM处理器及感应加热设备能量反馈器；

远程显示监控器，用于根据接收到的各个运行工况下的能量数据，对所述能量数据进行分析处理得到品质控制方案。

优选的，所述ARM处理器包括：

第一获取模块，用于获取根据感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号进行计算得到的输入功率；

第二获取模块，用于获取感应加热设备运行工况以及该运行工况下的反馈功率；

计算模块，用于根据反馈功率和输入功率进行计算，得到运行工况下的能量数据；

发送模块，用于通过无线传输将所述运行工况下的能量数据发送给终端。

优选的，所述计算模块在计算过程中通过CNC数控系统获取感应加热设备淬火感应器位置信息，得到该位置下加热设备淬火感应器运行工况下的能量数据，然后通过网络无线传输将该运行工况下的能量数据发送给远程显示监控器，使远程显示监控器根据接收到的该运行工况下的能量数据进行分析处理得到品质控制方案。

优选的，感应加热设备能量反馈器获取反馈功率的方法如下：

步骤一、根据感应加热设备控制单元TCU发送的信息感应加热设备运行工况；

步骤二、根据IGBT电源的状况，感应加热设备能量反馈单元确定能量反馈值；

步骤三、根据能量反馈值来完成能量的反馈，并记录所述反馈功率。

本发明提供了一种感应加热设备能量监控方法，具体包括如下步骤：

S1、通过安装在感应加热设备上的电压采集器和电流采集器分别获取感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号，并通过ARM处理器进行计算得到输入功率；

S2、通过感应加热设备能量反馈器获取感应加热设备运行工况以及该运行工况下的反馈功率，其中感应加热设备能量反馈器可以根据感应加热设备控制单元TCU发送的信息感应加热设备的运行工况，并根据感应加热设备能量反馈单元确定能量反馈值，然后根据能量反馈值来完成能量的反馈，并记录所述反馈功率；

S3、通过ARM处理器根据反馈功率和输入功率进行计算，得到感应加热设备运行工况下的能量数据；

S4、通过网络无线传输将运行工况下的能量数据发送给远程显示监控器；

S5、通过远程显示监控器根据接收到的运行工况下的能量数据进行分析处理得到品质控制方案。

优选的，所述步骤S2中，感应加热设备能量反馈器采用IGBT电源输出能量和感应加热设备能量反馈组成的混合能量反馈模式，可以通过电网电压侧的波动，实时的进行能量反馈。

优选的，所述步骤S3中，能量数据的计算采用差减法获得，使用输入功率减去反馈功率获得该工况下的能量数据。

优选的，所述步骤S5中，远程显示监控器根据接收到的感应加热设备在各个运行工况下的能量数据进行分析、对比、保存，并生成历史曲线、能量图和生产质量报告。

本发明提供的一种感应加热设备能量监控系统及方法的有益效果在于：本感应加热设备能量监控系统通过电压采集器和电流采集器可以实时获取感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号，并通过ARM处理器计算得到实时的输入功率，又可以通过感应加热设备能量反馈器实时获取感应加热设备运行工况以及该运行工况下的反馈功率并输送至ARM处理器，最后通过ARM处理器计算得到感应加热设备在某一工况下的实时能量数据，通过这些能量数据，可以得到实时情况下感应加热设备的能量情况，通过该能量情况可以看出感应加热设备运行的缺点等即可以得到节能方案；并可以通过发送模块将数据传递给远程显示监控器，通过远程显示监控器中的程序进行分析计算，得到能量的优化利用和节能措施；同时通过远程显示监控器可将ARM处理器得到的能量数据进行分析、对比、保存，并生成历史曲线、能量图和生产质量报告，可以采取相应的措施，优化感应加热设备的操作，实现能量的优化利用。

附图说明

图1为本发明中系统结构连接示意图。

图2为本发明中ARM处理器的结构连接示意图。

图3为本发明中方法流程示意图。

图4为使用本发明后生成的能量曲线比较图。

图5为使用本发明后生成的加载功率曲线比较图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

实施例1：一种感应加热设备能量监控系统。

参照图1至图5所示，一种感应加热设备能量监控方法，包括：

电压采集器100，所述电压采集器100安装在感应加热设备的供电侧，用于采集感应加热设备供电侧的电压信号；

电流采集器200，所述电流采集器200安装在感应加热设备的供电侧，用于采集感应加热设备供电侧的电流信号；

感应加热设备能量反馈器400，所述感应加热设备能量反馈器400安装在感应加热设备上，用于获取感应加热设备运行工况，并根据所述感应加热设备运行工况得到能量反馈值，最后根据能量反馈值计算得到反馈功率，其中感应加热设备能量反馈器400根据感应加热设备控制单元TCU发送的信息感应加热设备的运行工况，并根据IGBT电源的状况确定能量反馈值，最后根据IGBT电源输出能量和能量反馈值来完成能量的反馈，并可以记录反馈功率，最后将该反馈功率发送给ARM处理器300；

ARM处理器300，所述ARM处理器300用于获取根据感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号进行计算得到输入功率，以及获取感应加热设备运行工况以及该运行工况下的反馈功率，并根据所述反馈功率和输入功率进行计算，得到感应加热设备运行工况下的能量数据；其中所述ARM处理器300包括：第一获取模块310，用于获取根据感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号进行计算得到的输入功率，这里的采集电流信号以及电压信号和获取感应加热设备运行工况的时间可以是一致的，也即输入功率；第二获取模块320，用于获取感应加热设备运行工况以及该运行工况下的反馈功率，感应加热设备运行工况以及反馈功率都是该感应加热设备在同一时刻的运行状态下得到的数据；计算模块330，用于根据反馈功率和输入功率进行计算，得到运行工况下的能量数据，其中计算模块330在计算过程中通过CNC数控系统获取感应加热设备淬火感应器位置信息，得到该位置下加热设备淬火感应器运行工况下的能量数据，然后通过网络无线传输将该运行工况下的能量数据发送给远程显示监控器；发送模块340，用于通过无线传输将所述运行工况下的能量数据发送给终端；

感应加热设备控制器500，所述感应加热设备控制器500用于获取感应加热设备运行工况，并发送给ARM处理器300及感应加热设备能量反馈器400，其中感应加热设备控制器500可以采用IGBT电源输出能量和感应加热设备能量反馈组成的混合能量反馈模式，能够通过电网电压侧的波动，实时的进行能量反馈，感应加热设备控制器500是感应加热设备的电磁能量来自于IGBT电源系统，IGBT电源系统也可以用来控制淬火设备的运行行、停止；

远程显示监控器600，用于根据接收到的各个运行工况下的能量数据，对所述能量数据进行分析处理得到品质控制方案，远程显示监控器600根据接收到的感应加热设备在各个运行工况下的能量数据，可以对获取的这些数据进行分析，对比，保存，可以生成一些历史曲线以便于观察；也可以在远程显示监控器中设置相应的分析程序，根据感应加热设备工况信息，位置信息，能量信息等按照相应的析程序进行计算分析，可以得到一个班次的整个能量图，或者是某一段各个班次的能量图，或者某位置的历史能量曲线等(具体可参考图4所示)，也可以通过获取的数据完成能量评估、能量记录和分析，并可以形成历史曲线，以方便查询，以及可以生产质量报告等，通过大量信息的积累可以形成一个按种类分的查询程序，例如进行按品号、操作员、工号、时间、位置等进行能量记录和比较，从而可以提出优化淬火质量控制方案，以供工艺员参考。

本实施例中，感应加热设备能量反馈器400可以直接与ARM处理器300相连，也可以通过无线传输系统与ARM处理器300进行通讯，将感应加热设备能量反馈器400得到的反馈功率传递给ARM处理器300；ARM处理器300可以对其获取的输入功率以及反馈功率完成不同工况下的感应加热设备能量数据的计算及存储，这样的根据不同的工况对感应加热设备能量数据进行存储，则以后可以根据这些具体的情况得到各个工况下能量数据的历史曲线图，可以清晰的反映出各个工况下的能量情况(具体可参考图5所示)，以便于后续技术人员做出判断，进行工艺调整保存后也方便与日后进行查询，以及可以进行不同班次、不同工况、不同时段的比对分析。

本实施例中，ARM处理器300可以将获取的运行工况下的能量数据发送给安装在感应加热设备上的显示器已经远程显示监控器600，可以通过无线传输进行，例如利用以太网络进行数据的传输，操作员可通过安装在感应加热设备上的显示器实时查询感应加热设备的能量情况，便于采取相应的措施，优化感应加热设备的操作，实现能量的优化利用。

本实施例中，ARM处理器300还可以利用高精度AD转换模块对接收到的电压信号以及电流信号进行进行计算得到输入功率，即通过高精度AD转换模块对采集的感应加热设备网压侧的电压和电流进行计算得到输入功率，再将该输入功率传递给ARM处理器300，高精度AD转换模块可以通过总线的形式将输入功率传递给ARM处理器300，例如通过CAN总线进行数据的传递。

本感应加热设备能量监控系统通过电压采集器100和电流采集器200可以实时获取感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号，并通过ARM处理器300计算得到实时的输入功率，又可以通过感应加热设备能量反馈器400实时获取感应加热设备运行工况以及该运行工况下的反馈功率并输送至ARM处理器300，最后通过ARM处理器300计算得到感应加热设备在某一工况下的实时能量数据，通过这些能量数据，可以得到实时情况下感应加热设备的能量情况，通过该能量情况可以看出感应加热设备运行的缺点等即可以得到节能方案；并可以通过发送模块340将数据传递给远程显示监控器600，通过远程显示监控器600中的程序进行分析计算，得到能量的优化利用和节能措施；同时通过远程显示监控器600可将ARM处理器300得到的能量数据进行分析、对比、保存，并生成历史曲线、能量图和生产质量报告，可以采取相应的措施，优化感应加热设备的操作，实现能量的优化利用。

实施例2：一种感应加热设备能量监控方法。

本发明提供了一种感应加热设备能量监控方法，具体包括如下步骤：

S1、通过安装在感应加热设备上的电压采集器和电流采集器分别获取感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号，并通过ARM处理器进行计算得到输入功率；

S2、通过感应加热设备能量反馈器获取感应加热设备运行工况以及该运行工况下的反馈功率，其中感应加热设备能量反馈器可以根据感应加热设备控制单元TCU发送的信息感应加热设备的运行工况，并根据感应加热设备能量反馈单元确定能量反馈值，然后根据能量反馈值来完成能量的反馈，并记录所述反馈功率，其中感应加热设备能量反馈器采用IGBT电源输出能量和感应加热设备能量反馈组成的混合能量反馈模式，可以通过电网电压侧的波动，实时的进行能量反馈；

S3、通过ARM处理器根据反馈功率和输入功率进行计算，得到感应加热设备运行工况下的能量数据，其中能量数据的计算采用差减法获得，使用输入功率减去反馈功率获得该工况下的能量数据；

S4、通过网络无线传输将运行工况下的能量数据发送给远程显示监控器；

S5、通过远程显示监控器根据接收到的运行工况下的能量数据进行分析处理得到品质控制方案，远程显示监控器根据接收到的感应加热设备在各个运行工况下的能量数据进行分析、对比、保存，并生成历史曲线、能量图和生产质量报告。

本感应加热设备能量监控方法通过感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号可以计算得到实时的输入功率，又通过感应加热设备运行工况以及该运行工况下的反馈功率以及计算得到的输入功率，就可以得到实时的或者任意时刻的在某一工况下的感应加热设备的能量数据；通过这些能量数据，可以得到实时情况下感应加热设备的能量情况，通过该能量情况可以看出感应加热设备运行的稳定性等即可以得到零件淬火质量；因此通过上述方法能够完成对感应加热设备进行能量监控，并实现品质控制方案。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本领域技术人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、ARM处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的感应加热设备能量监控系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种感应加热设备能量监控系统，其特征在于包括：

电压采集器，用于采集感应加热设备供电侧的电压信号；

电流采集器，用于采集感应加热设备供电侧的电流信号；

ARM处理器，所述ARM处理器用于获取根据感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号进行计算得到输入功率，以及获取感应加热设备运行工况以及该运行工况下的反馈功率，并根据所述反馈功率和输入功率进行计算，得到感应加热设备运行工况下的能量数据；

感应加热设备能量反馈器，用于获取感应加热设备运行工况，并根据所述感应加热设备运行工况得到能量反馈值，最后根据能量反馈值计算得到反馈功率；

感应加热设备控制器，用于获取感应加热设备运行工况，并发送给ARM处理器及感应加热设备能量反馈器；

远程显示监控器，用于根据接收到的各个运行工况下的能量数据，对所述能量数据进行分析处理得到品质控制方案。

2.如权利要求1所述的感应加热设备能量监控系统，其特征在于，所述ARM处理器包括：

第一获取模块，用于获取根据感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号进行计算得到的输入功率；

第二获取模块，用于获取感应加热设备运行工况以及该运行工况下的反馈功率；

计算模块，用于根据反馈功率和输入功率进行计算，得到运行工况下的能量数据；

发送模块，用于通过无线传输将所述运行工况下的能量数据发送给终端。

3.如权利要求2所述的感应加热设备能量监控系统，其特征在于：所述计算模块在计算过程中通过CNC数控系统获取感应加热设备淬火感应器位置信息，得到该位置下加热设备淬火感应器运行工况下的能量数据，然后通过网络无线传输将该运行工况下的能量数据发送给远程显示监控器，使远程显示监控器根据接收到的该运行工况下的能量数据进行分析处理得到品质控制方案。

4.如权利要求1所述的感应加热设备能量监控系统，其特征在于，感应加热设备能量反馈器获取反馈功率的方法如下：

步骤一、根据感应加热设备控制单元TCU发送的信息感应加热设备运行工况；

步骤二、根据IGBT电源的状况，感应加热设备能量反馈单元确定能量反馈值；

步骤三、根据能量反馈值来完成能量的反馈，并记录所述反馈功率。

5.一种基于权利要求1-4中任一感应加热设备能量监控系统的能量监控方法，其特征在于具体包括如下步骤：

S1、通过安装在感应加热设备上的电压采集器和电流采集器分别获取感应加热设备供电侧的电压信号和电流信号，并通过ARM处理器进行计算得到输入功率；

S2、通过感应加热设备能量反馈器获取感应加热设备运行工况以及该运行工况下的反馈功率，其中感应加热设备能量反馈器可以根据感应加热设备控制单元TCU发送的信息感应加热设备的运行工况，并根据感应加热设备能量反馈单元确定能量反馈值，然后根据能量反馈值来完成能量的反馈，并记录所述反馈功率；

S3、通过ARM处理器根据反馈功率和输入功率进行计算，得到感应加热设备运行工况下的能量数据；

S4、通过网络无线传输将运行工况下的能量数据发送给远程显示监控器；

S5、通过远程显示监控器根据接收到的运行工况下的能量数据进行分析处理得到品质控制方案。

6.如权利要求5所述的感应加热设备能量监控方法，其特征在于，所述步骤S2中，感应加热设备能量反馈器采用IGBT电源输出能量和感应加热设备能量反馈组成的混合能量反馈模式，可以通过电网电压侧的波动，实时的进行能量反馈。

7.如权利要求5所述的感应加热设备能量监控方法，其特征在于，所述步骤S3中，能量数据的计算采用差减法获得，使用输入功率减去反馈功率获得该工况下的能量数据。

8.如权利要求5所述的感应加热设备能量监控方法，其特征在于，所述步骤S5中，远程显示监控器根据接收到的感应加热设备在各个运行工况下的能量数据进行分析、对比、保存，并生成历史曲线、能量图和生产质量报告。