CN110109493A - 一种光纤生产温度自动控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤生产温度自动控制系统及控制方法，具体涉及光纤生产温度控制技术领域，包括有PID控制模块，所述PID控制模块的连接端连接有温度检测模块，所述温度检测模块的连接端连接有温度显示模块和报警模块，所述PID控制模块用于测量和比较检测温度数据，且纠正系统中的错误，所述温度检测模块用于检测光纤在生产过程中的温度变化情况。本发明通过利用色比测温单元连接端连接的双激光红外测温仪来实时采集炉腔内温度数据变化，并通过PID控制模块上的比例单元、积分单元以及微分单元之间所满足的函数方程来判断温度数据采集过程中的输入值与输出值的变化，继而通过PID控制模块来进行温度的自我调节。

Description

一种光纤生产温度自动控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及光纤生产温度控制技术领域，更具体地说，本发明涉及一种光纤生产温度自动控制系统及控制方法。

背景技术

光纤是光导纤维的简写，是一种光纤生产温度自动控制系统及控制方法由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。

专利申请公布号CN 104445917 A的发明专利公开了一种光纤生产温度自动控制系统及控制方法，包括拉丝炉以及一温度测试装置，该温度测试装置安装在拉丝炉内，并用于检测拉丝炉内的温度；一温度变送器，该温度变送器安装与温度测试装置的输出端相连，并用于传送温度信号；一控制器，该控制器用于接收温度变送器的传输信号，并自动控制拉丝炉内光纤生产温度；所述温度测试装置为温度表或温度传感器。本发明的优点在于：本发明的光纤生产温度自动控制系统，在原本拉丝机的基础上增设了速度波动和丝径变化参与控制的环节，并配备了相应的控制光纤生产温度自动控制系统的控制方法，弥补了目前通过生产工人的经验进行调节的不足，实现光纤拉丝生产过程中温度的自动调节，保证生产效率及光纤质量。

但是其在实际使用时，仍旧存在较多缺点，如技术人员通过测径仪反馈的丝径和拉丝速度的变化，从而进行温度调节，但是在温度调节的过程中，技术人员无法准确判断温度是否偏离正常值，导致光纤的生产质量参差不齐。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种光纤生产温度自动控制系统及控制方法，通过利用色比测温单元连接端连接的双激光红外测温仪来实时采集炉腔内温度数据变化，并通过PID控制模块上的比例单元、积分单元以及微分单元之间所满足的函数方程来判断温度数据采集过程中的输入值与输出值的变化，继而通过PID控制模块来进行温度的自我调节，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光纤生产温度自动控制系统，包括有PID控制模块，所述PID控制模块的连接端连接有温度检测模块，所述温度检测模块的连接端连接有温度显示模块和报警模块，所述PID控制模块用于测量和比较检测温度数据，且纠正系统中的错误，所述温度检测模块用于检测光纤在生产过程中的温度变化情况，所述温度显示模块用于显示光纤生产过程中各阶段的温度变化，所述报警模块用于在光纤生产过程中温度出现异常时发出警报；

所述PID控制模块包括有比例单元、积分单元和微分单元，所述比例单元用于对测量过程中的比例进行控制，所述积分单元用于消除稳态误差而增加超调，所述微分单元用于加快系统的响应速度以及减弱超调趋势；

所述温度检测模块包括有色比测温单元和实时数据采集单元，所述色比测温单元用于通过两种不同红外线的频率之比来计算温度，所述实时数据采集单元用于采集当前状态下的温度数据；

所述温度显示模块包括有实时数据显示单元和历史数据显示单元，所述实时数据显示单元显示实时采集的温度数据，所述历史数据显示单元用于显示前段生产中的相关温度数据；

所述报警模块包括有升温速率报警单元和超温报警单元，所述升温速率报警单元用于在升温过快时发出警报，所述超温报警单元用于在达到上限温度时发出警报。

在一个优选地实施方式中，所述PID控制模块的输入与输出满足如下函数方程

式中积分的上下限分别是0和t，故其传递函数为

其中，kp为比例系数，TI为积分时间常数，TD为微分时间常数。

在一个优选地实施方式中，所述色比测温单元连接端连接有双激光红外测温仪，所述双激光红外测温仪的探测视角为110°。

在一个优选地实施方式中，所述温度显示模块还包括有大显示屏和小显示屏，所述实时数据显示单元以及历史数据显示单元均与大显示屏和小显示屏电连接，所述大显示屏用于显示测得的温度，且小显示屏用于显示设定值和报警值。

在一个优选地实施方式中，所述升温速率报警单元以及超温报警单元的连接端均连接有报警器。

在一个优选地实施方式中，所述PID控制模块、温度检测模块、温度显示模块以及报警模块组成一个生产温度自动控制系统，且生产温度自动控制系统通过英特网连接有远程终端模块，所述远程终端模块包括有监控单元和诊断单元，所述监控单元用于远程对生产过程进行监控，所述诊断单元用于对发生故障的设备进行诊断。

在一个优选地实施方式中，本发明还提供了一种光纤生产温度自动控制系统的控制方法，其具体包括如下操作步骤：

步骤一：启动系统，并通过PID控制器来设定生产过程中的温度上、下限值和报警值；

步骤二：对生产用的炉腔进行预加热，待温度达到一定值后，放入材料来进行光纤的生产，并继续升温；

步骤三：通过双激光红外测温仪来实时采集炉腔内温度数据变化，当温度上升速率达不到或者上升速率过快时，报警器会发出警报，并通过PID控制器来增大或者减小温度上升速率，当在稳定的升温过程中，温度值超出材料的承受范围时，报警器同样会发出警报；

步骤四：关闭系统，结束生产。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过PID控制器来设定光纤生产过程中的温度上、下限值和报警值，然后对生产用的炉腔进行预加热，待温度达到一定值后，放入材料来进行光纤的生产，并继续升温，在升温的过程中，可利用色比测温单元连接端连接的双激光红外测温仪来实时采集炉腔内温度数据变化，并通过PID控制模块上的比例单元、积分单元以及微分单元之间所满足的函数方程来判断温度数据采集过程中的输入值与输出值的变化，一旦偏离正常值，则会将信号传输给PID控制模块，PID控制模块在接收到信号后，会控制报警器会发出警报，同时，在整个生产过程中，通过双激光红外测温仪采集到的温度数据会实时通过温度显示模块上的大显示屏显示出来，而设定的温度上、下限值以及报警值则通过小显示屏进行显示，此外，工作人员还可以通过历史数据显示单元来调用历史温度数据，从而对同类光纤的生产无需在进行温度上、下限值以及报警值的设定，方便快捷；

2、本发明利用由PID控制模块、温度检测模块、温度显示模块以及报警模块所组成的生产温度自动控制系统通过英特网连接的远程终端模块，并通过远程终端模块上的监控单元来对光纤的生产过程进行实时监控，便于对光纤的生产进行实时跟进，当光纤的生产过程出现故障时，工作人员无需第一时间到达现场对设备进行诊断维修，只需通过远程终端模块上的诊断单元对生产过程中的故障进行诊断，有利于工作人员故障进行针对性的维修，目的性强，从而加快维修进度。

附图说明

图1为本发明的系统控制原理图。

附图标记为：1PID控制模块、2温度检测模块、3温度显示模块、4报警模块、5远程终端模块。

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、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。

参照说明书附图1，该实施例的光纤生产温度自动控制系统包括有PID控制模块1，所述PID控制模块1的连接端连接有温度检测模块2，所述温度检测模块2的连接端连接有温度显示模块3和报警模块4，所述PID控制模块1用于测量和比较检测温度数据，且纠正系统中的错误，所述温度检测模块2用于检测光纤在生产过程中的温度变化情况，所述温度显示模块3用于显示光纤生产过程中各阶段的温度变化，所述报警模块4用于在光纤生产过程中温度出现异常时发出警报；

所述PID控制模块1包括有比例单元、积分单元和微分单元，所述比例单元用于对测量过程中的比例进行控制，所述积分单元用于消除稳态误差而增加超调，所述微分单元用于加快系统的响应速度以及减弱超调趋势；

所述温度检测模块2包括有色比测温单元和实时数据采集单元，所述色比测温单元用于通过两种不同红外线的频率之比来计算温度，所述实时数据采集单元用于采集当前状态下的温度数据；

所述温度显示模块3包括有实时数据显示单元和历史数据显示单元，所述实时数据显示单元显示实时采集的温度数据，所述历史数据显示单元用于显示前段生产中的相关温度数据；

所述报警模块4包括有升温速率报警单元和超温报警单元，所述升温速率报警单元用于在升温过快时发出警报，所述超温报警单元用于在达到上限温度时发出警报。

进一步的，所述PID控制模块1的输入与输出满足如下函数方程

式中积分的上下限分别是0和t，故其传递函数为

其中，kp为比例系数，TI为积分时间常数，TD为微分时间常数。

进一步的，所述色比测温单元连接端连接有双激光红外测温仪，所述双激光红外测温仪的探测视角为110°。

进一步的，所述温度显示模块3还包括有大显示屏和小显示屏，所述实时数据显示单元以及历史数据显示单元均与大显示屏和小显示屏电连接，所述大显示屏用于显示测得的温度，且小显示屏用于显示设定值和报警值。

进一步的，所述升温速率报警单元以及超温报警单元的连接端均连接有报警器。

实施场景具体为：在实际使用的过程中，首先启动系统，并通过PID控制器来设定光纤生产过程中的温度上、下限值和报警值，然后对生产用的炉腔进行预加热，待温度达到一定值后，放入材料来进行光纤的生产，并继续升温，在升温的过程中，可利用色比测温单元连接端连接的双激光红外测温仪来实时采集炉腔内温度数据变化，并通过PID控制模块1上的比例单元、积分单元以及微分单元之间所满足的函数方程来判断温度数据采集过程中的输入值与输出值的变化，当温度上升速率达不到或者上升速率过快时，会将信号传输给PID控制模块1，PID控制模块1在接收到信号后，会控制报警器会发出警报，从而实现通过PID控制器来增大或者减小温度上升速率，并且，当在稳定的升温过程中，温度值超出材料的承受范围时，PID控制模块1在接收到信号后，同样会控制报警器发出警报，同时，在整个生产过程中，通过双激光红外测温仪采集到的温度数据会实时通过温度显示模块3上的大显示屏显示出来，而设定的温度上、下限值以及报警值则通过小显示屏进行显示，此外，工作人员还可以通过历史数据显示单元来调用历史温度数据，从而对同类光纤的生产无需在进行温度上、下限值以及报警值的设定，方便快捷。

参照说明书附图1，该实施例的光纤生产温度自动控制系统的PID控制模块1、温度检测模块2、温度显示模块3以及报警模块4组成一个生产温度自动控制系统，且生产温度自动控制系统通过英特网连接有远程终端模块5，所述远程终端模块5包括有监控单元和诊断单元，所述监控单元用于远程对生产过程进行监控，所述诊断单元用于对发生故障的设备进行诊断。

实施场景具体为：在实际使用时，由于PID控制模块1、温度检测模块2、温度显示模块3以及报警模块4所组成的生产温度自动控制系统通过英特网连接有远程终端模块5，有利于在生产过程中，工作人员通过远程终端模块5上的监控单元来对光纤的生产过程进行实时监控，便于对光纤的生产进行实时跟进，当光纤的生产过程出现故障时，工作人员无需第一时间到达现场对设备进行诊断维修，只需通过远程终端模块5上的诊断单元对生产过程中的故障进行诊断，有利于工作人员故障进行针对性的维修，目的性强，从而加快维修进度。

本发明的实施例还提供了一种光纤生产温度自动控制系统的控制方法，其具体包括如下操作步骤：

步骤一：启动系统，并通过PID控制器来设定生产过程中的温度上、下限值和报警值；

步骤二：对生产用的炉腔进行预加热，待温度达到一定值后，放入材料来进行光纤的生产，并继续升温；

步骤三：通过双激光红外测温仪来实时采集炉腔内温度数据变化，当温度上升速率达不到或者上升速率过快时，报警器会发出警报，并通过PID控制器来增大或者减小温度上升速率，当在稳定的升温过程中，温度值超出材料的承受范围时，报警器同样会发出警报；

步骤四：关闭系统，结束生产。

综上所述：本发明通过启动系统，并利用PID控制器来设定光纤生产过程中的温度上、下限值和报警值，然后对生产用的炉腔进行预加热，待温度达到一定值后，放入材料来进行光纤的生产，在生产过程中，可通过PID控制模块1上的比例单元、积分单元以及微分单元之间所满足的函数方程来判断温度数据采集过程中的输入值与输出值的变化，并通过PID控制器来进行自调节，同时工作人员可远程终端模块5上的监控单元和诊断单元来对光纤的生产过程进行监控、诊断。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光纤生产温度自动控制系统，其特征在于：包括有PID控制模块(1)，所述PID控制模块(1)的连接端连接有温度检测模块(2)，所述温度检测模块(2)的连接端连接有温度显示模块(3)和报警模块(4)，所述PID控制模块(1)用于测量和比较检测温度数据，且纠正系统中的错误，所述温度检测模块(2)用于检测光纤在生产过程中的温度变化情况，所述温度显示模块(3)用于显示光纤生产过程中各阶段的温度变化，所述报警模块(4)用于在光纤生产过程中温度出现异常时发出警报；

所述PID控制模块(1)包括有比例单元、积分单元和微分单元，所述比例单元用于对测量过程中的比例进行控制，所述积分单元用于消除稳态误差而增加超调，所述微分单元用于加快系统的响应速度以及减弱超调趋势；

所述温度检测模块(2)包括有色比测温单元和实时数据采集单元，所述色比测温单元用于通过两种不同红外线的频率之比来计算温度，所述实时数据采集单元用于采集当前状态下的温度数据；

所述温度显示模块(3)包括有实时数据显示单元和历史数据显示单元，所述实时数据显示单元显示实时采集的温度数据，所述历史数据显示单元用于显示前段生产中的相关温度数据；

所述报警模块(4)包括有升温速率报警单元和超温报警单元，所述升温速率报警单元用于在升温过快时发出警报，所述超温报警单元用于在达到上限温度时发出警报。

2.根据权利要求1所述的一种光纤生产温度自动控制系统，其特征在于：所述PID控制模块(1)的输入与输出满足如下函数方程

式中积分的上下限分别是0和t，故其传递函数为

其中，kp为比例系数，TI为积分时间常数，TD为微分时间常数。

3.根据权利要求1所述的一种光纤生产温度自动控制系统，其特征在于：所述色比测温单元连接端连接有双激光红外测温仪，所述双激光红外测温仪的探测视角为110°。

4.根据权利要求1所述的一种光纤生产温度自动控制系统，其特征在于：所述温度显示模块(3)还包括有大显示屏和小显示屏，所述实时数据显示单元以及历史数据显示单元均与大显示屏和小显示屏电连接，所述大显示屏用于显示测得的温度，且小显示屏用于显示设定值和报警值。

5.根据权利要求1所述的一种光纤生产温度自动控制系统，其特征在于：所述升温速率报警单元以及超温报警单元的连接端均连接有报警器。

6.根据权利要求1所述的一种光纤生产温度自动控制系统，其特征在于：所述PID控制模块(1)、温度检测模块(2)、温度显示模块(3)以及报警模块(4)组成一个生产温度自动控制系统，且生产温度自动控制系统通过英特网连接有远程终端模块(5)，所述远程终端模块(5)包括有监控单元和诊断单元，所述监控单元用于远程对生产过程进行监控，所述诊断单元用于对发生故障的设备进行诊断。

7.一种光纤生产温度自动控制系统的控制方法，其具体包括如下操作步骤：

步骤一：启动系统，并通过PID控制器来设定生产过程中的温度上、下限值和报警值；

步骤二：对生产用的炉腔进行预加热，待温度达到一定值后，放入材料来进行光纤的生产，并继续升温；

步骤三：通过双激光红外测温仪来实时采集炉腔内温度数据变化，当温度上升速率达不到或者上升速率过快时，报警器会发出警报，并通过PID控制器来增大或者减小温度上升速率，当在稳定的升温过程中，温度值超出材料的承受范围时，报警器同样会发出警报；

步骤四：关闭系统，结束生产。