CN111240379A - 一种老化炉控制器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种老化炉控制器及其控制方法，包括炉体、PLC控制器、控制面板、报警装置及信号机，试验人员通过控制面输入控制命令和预警命令，经PLC控制器发送至炉体内的第一温控器，第一温控器根据温度传感器实时监测的炉体温度对炉体温度进行PID控制，并将预警命令产生的报警信号发送至信号，通过信号机发送至报警装置进行报警。本发明实时采集与设定老化炉各区域的温度，可进行集中设定或分区域设定；能够获得信号机的故障信号，并具备报警装置，有声光报警提示；可对老化时间进行限定，从而满足不同定值试验的需求；人机互动触摸屏的操作界面，操作简单方便。

Description

一种老化炉控制器及其控制方法
技术领域
本发明涉及老化炉控制器技术领域，更具体地说，是涉及一种老化炉控制器及其控制方法。
背景技术
老化炉控制器是一种用来控制老化炉炉体温度的控制器，现有的老化炉温度控制方式有两种：一种是应用在小炉体的老化炉控制器，其通过操作按钮进行操作，直接使用温控器对温度进行控制。一种是应用至大炉体的老化炉控制器，通过触摸屏进行操作，使用PLC为中心的控制系统对炉体温度进行控制。
现有的大炉体的老化炉的温度控制需进行分区控制，需分别设置各工作区域的老化温度及老化时间，操作繁琐，且与炉体内部的信号模块无交叉，不能及时获取炉体内的故障信号，缺乏报警装置。
以上不足，有待改进。
发明内容
为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种老化炉控制器及其控制方法。
本发明技术方案如下所述：
一种老化炉控制器，包括炉体，所述炉体划分成若干个工作区域，每个所述工作区域均设置有至少一个加热控制模组，所述加热控制模组包括第一温控器、温度传感器、加热器及风机，所述第一温控器连接温度传感器，所述第一温控器控制所述加热器；
PLC控制器，所述PLC控制器连接并控制所述第一温控器；
控制面板，所述控制面板与所述PLC控制器连接并实现信号传输；
报警装置；
信号机，所述第一温控器通过所述信号机与所述报警装置连接，所述信号机发送报警信号经所述PLC控制器至所述控制面板。
一种老化炉控制器，所述报警装置包括蜂鸣器及报警灯。
进一步的，所述报警装置设置有报警复位按钮，所述报警复位按钮均连接所述蜂鸣器和所述报警灯。
一种老化炉控制器，所述PLC控制器连接多个热电偶，所述热电偶设置在炉体内的多个测试点。
一种老化炉控制器，所述控制面板为HMI屏控制面板。
一种老化炉控制器，所述加热器设置有第二温控器，所述第二温控器控制所述加热器，所述第二温控器通过所述信号机与所述报警装置连接。
一种老化炉控制器，所述温度传感器为PT100温度传感器。
一种老化炉控制器，所述风机设置有断路器，所述断路器通过所述信号机与所述报警装置连接。
一种老化炉控制器，所述炉体的抽屉设置有限位开关，所述限位开关通过所述信号机与所述报警装置连接。
一种老化炉控制器的控制方法，通过控制面板传递控制信号至PLC控制器，PLC控制器根据内设程序下放设定信号和预警信号至第一温控器和第二温控器，所述第一温控器根据温度传感器监测数据对加热器和风机进行PID反馈控制，所述第一温控器和所述第二温控器根据设定信号和所述预警信号运算得出报警信号，并发送至信号机，所述信号机
控制面板下传控制信息，PLC控制器进行编辑运算，下放控制命令和报警命令至第一温控器和第二温控器，通过所述第一温控器和所述第二温控器对加热器进行PID反馈控制，同时
一种老化炉控制器的控制方法，通过控制面板将控制信号和预警信号传递至PLC控制器，所述PLC控制器通过第一温控器调节炉体温度，所述第一温控器根据与其连接的温度传感器对加热器进行PID反馈控制；
所述第一温控器经所述PLC控制器接收所述预警信号，所述第一温控器对所述温度传感器传递的炉体温度数据进行运算，当运算结构满足所述预警信号时，所述第一温控器通过信号机向报警装置发送报警信号。
上述的一种老化炉控制器的控制方法，其操作步骤包括：
S1.启动，检查并解决报警情况；
S2.设定老化温度；
S3.设定偏差报警温度；
S4.设定老化时间及预警时间；
S5.启动风机及加热器；
S6.等待老化完成，关闭风机和加热器。
上述的一种老化炉控制器的控制方法，所述第一温控器PID反馈控制步骤包括：
S1.经所述PLC控制器获得所述控制信号和所述预警信号；
S2.通过所述温度传感器监测所述炉体温度；
S3.根据所述炉体温度、所述控制信号机所述预警信号形成参数设定模式；
S4.根据所述参数设定模式，按照比例-积分-微分的顺序进行运算；
S5.确定设定数据；
S6.输出控制信号至所述加热器；
S7.返回步骤S1。
上述的一种老化炉控制器的控制方法，通过所述控制面板设定老化时间及老化预警时间，所述控制面板将所述控制信号发送至所述PLC控制器，所述PLC控制器通过记录脉冲信号获得老化运行时间，所述PLC控制器判断所述老化炉所在状态并发送至所述控制面板。
进一步的，当所述老化时间-所述老化预警时间>所述老化运行时间>时，所述控制面板显示“老化中”字样；
当所述老化时间>所述老化运行时间≥老化时间-老化预警时间时，所述控制面板显示“老化预警状态”字样；
当所述老化运行时间≥所述老化时间，所述控制面板显示“老化完成”字样。
上述的一种老化炉控制器的控制方法，所述加热器设置有第二温控器，所述第二温控器设定温度上限值，当所述加热器的温度大于所述温度上限值，所述第二传感器通过所述信号机向所述报警装置发送报警信号。
进一步的，所述第二温控器为气压式温控器。
上述的一种老化炉控制器的控制方法，所述风机设置有断路器，所述断路器设定所述风机的电流上限值，当通过所述风机的电流大于所述电流上限值，所述断路器通过所述信号机向所述报警装置发送报警信号。
上述的一种老化炉控制器的控制方法，所述炉体的抽屉设置有限位开关，当所述抽屉未处于所述限位开关的感应范围时，所述限位开关通过所述信号机向所述报警装置发送报警信号。
上述的一种老化炉控制器的控制方法，所述控制面板的内置PC机通过以太网与所述信号机进行通讯，所述内置PC机读取信号异常时，所述内置PC机通过所述信号机向所述报警装置发送报警信号。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于，
1.实时采集与设定老化炉各区域的温度，可进行集中设定或分区域设定；
2.能够获得信号机的故障信号，并具备报警装置，有声光报警提示；
3.可对老化时间进行限定，从而满足不同定值试验的需求；
4.人机互动触摸屏的操作界面，操作简单方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的操作流程图；
图3为第一温控器的PID控制流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当部件被称为“固定”或“设置”或“连接”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。术语“上”、“内”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
一种老化炉控制器，如图1所示，包括炉体、PLC控制器、控制面板、报警装置及信号机。炉体内部划分成若干个工作区域，每个工作区域均设置有至少一个加热控制模组，加热控制模组包括第一温控器、温度传感器、加热器及风机，第一温控器连接温度传感器，第一温控器控制加热器；PLC控制器连接并控制第一温控器；控制面板与PLC控制器连接并实现信号传输；第一温控器通过信号机与报警装置连接，信号机发送报警信号经PLC控制器至控制面板。其控制方法为PLC控制器通过第一温控器调节炉体温度，第一温控器根据与其连接的温度传感器对加热器进行PID反馈控制；第一温控器经PLC控制器接收预警信号，第一温控器对温度传感器传递的炉体温度数据进行运算，当运算结构满足预警信号时，第一温控器通过信号机向报警装置发送报警信号。
控制面板为HMI屏控制面板，试验人员通过控制面板输入控制信息和预警信息，该信息转化为控制信号和预警信号传递至PLC控制器。控制面板的内置PC机通过以太网与信号机进行通讯，内置PC机读取信号异常时，内置PC机通过信号机向报警装置发送报警信号，报警装置报警。同时信号机的报警信号会发送至内置PC，经分析处理后在控制面板上显示报警信息。
PLC控制器根据内设温度模块的内置程序，对接收的信号进行储存、解析、运算后发送至第一温控器，使PLC控制器通过第一温控器调节炉体温度。PLC控制器连接多个热电偶，热电偶设置在炉体内的多个测试点。
如此，正常情况下，试验人员的操作仅在操作面板上完成，如图2所示，其操作步骤包括：
S1.启动，检查并解决报警情况。若报警装置进行声光报警，试验人员需根据控制面板显示的报警信息解除报警源产生的问题，然后按下报警复位按钮，取消报警装置的声光报警。
S2.设定老化温度。可在控制界面分别设定三处工作区域的老化温度，该温度为老化炉开始老化的初始温度。完成设定后按确认键进行下一步设定。
S3.设定偏差报警温度。可在控制界面分别设定三处工作区域的偏差报警温度，该温度为报警触发条件，当炉体温度达到该偏差报警温度时，温控器发送报警信经信号机至报警装置报警。
S4.设定老化时间及预警时间。根据需求设置老化的所需时间，以及具备提醒功能的预警时间。
S5.启动风机及加热器。通过控制面板上的开关，启动风机和加热器。
S6.等待老化完成，关闭风机和加热器。老化完成后，报警装置进行声光报警进行提醒。
在本实施例中，通过控制面板设定老化时间及老化预警时间，控制面板将控制信号发送至PLC控制器，PLC控制器通过记录脉冲信号获得老化运行时间，PLC控制器判断老化炉所在状态并发送至控制面板，控制面板显示该状态字样以做提示：
1.当老化时间-老化预警时间>老化运行时间>时，控制面板显示“老化中”字样；
2.当老化时间>老化运行时间≥老化时间-老化预警时间时，控制面板显示“老化预警状态”字样；
3.当老化运行时间≥老化时间，控制面板显示“老化完成”字样。
在本实施例中，炉体内部划分成三个工作区域，分别为左炉、中炉及右炉。三个工作区域均设置有加热控制模组，该工作区域的加热器和风机为本工作区域的主要热力来源。温度传感器为PT100温度传感器，其测得工作区域的实时温度，并将温度数据发送至第一温控器，使第一温控器获得工作区域的实时温度，通过485通讯传输至PLC控制器，以便于其进行PID反馈控制。加热器还设置有第二温控器，第二温控器为气压式温控器，该类型的温控器由感温部、拨盘、执行开闭的微动开关组成，可通过拨盘设定温度上限值。第二温控器控制加热器，温控器通过信号机与报警装置连接。当加热器温度大于该温度上限值时，微动开关断开，令加热器停止工作，同时第二温控器向信号机发送报警信号；加热器温度低于该温度上限值时，微动开关闭合，加热器继续工作。
第一温控器的核心控制算法为PID控制，除了传统PID控制算法外，还有ON-OFF控制、自整定参数控制，自适应参数控制等算法，温度控制稳定时间短，响应速度快。
第一温控器采用PID控制温度，无论是高温或低温，其稳态误差均可控制在±0.5℃的范围内。如图3所示，第一温控器PID反馈控制步骤包括：
S1.经PLC控制器获得控制信号和预警信号。即试验人员通过控制面板输入的老化时间、老化温度等等信息，转化为控制信号和预警信号，经过PLC控制器发送至第一温控器。
S2.通过温度传感器监测炉体温度。
S3.根据炉体温度、控制信号机预警信号形成参数设定模式。其分别为积分时间I，比例带P及微分时间D。在输出不振荡时，减小积分时间常数；在输出不振荡时，增大比例增益P；在输出不振荡时，增大微分时间常数。
S4.根据参数设定模式，按照比例-积分-微分的顺序进行运算。由于PID温度控制属于滞后控制，存在滞后时间，故调节时为求稳定，需按照比例-积分-微分的顺序进行运算。
S5.确定设定数据。
S6.输出控制信号至加热器，控制加热器的功率，达到温度调整的效果。
S7.返回步骤S1。
在实际PID调试过程中，可根据以往运算得出的PID常数，从而计算出收敛快的PID常数。
风机设置有带热继电器功能的断路器，断路器设置有风机工作时的电流上限值，并通过信号机与报警装置连接。当风机的工作电流超过该电流上限值，风机工作电路断开，并向信号机发送报警信号。
炉体的抽屉设置有限位开关，限位开关通过信号机与报警装置连接。当抽屉未处于限位开关的感应范围时，限位开关通过信号机向报警装置发送报警信号。
报警装置包括蜂鸣器及报警灯，报警装置设置有报警复位按钮，报警复位按钮均连接蜂鸣器和报警灯。信号机将报警信号发送至报警装置，当报警装置接收自信号机发送的报警信号后，蜂鸣器和报警灯工作，直至解除导致该报警信号传递的故障并按下报警复位按钮后，蜂鸣器和报警灯才停止工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种老化炉控制器，其特征在于，包括炉体，所述炉体划分成若干个工作区域，每个所述工作区域均设置有至少一个加热控制模组，所述加热控制模组包括第一温控器、温度传感器、加热器及风机，所述第一温控器连接温度传感器，所述第一温控器控制所述加热器；
PLC控制器，所述PLC控制器连接并控制所述第一温控器；
控制面板，所述控制面板与所述PLC控制器连接并实现信号传输；
报警装置；
信号机，所述第一温控器通过所述信号机与所述报警装置连接，所述信号机发送报警信号经所述PLC控制器至所述控制面板。
2.根据权利要求1中所述的一种老化炉控制器，其特征在于，所述报警装置包括蜂鸣器及报警灯。
3.根据权利要求1中所述的一种老化炉控制器，其特征在于，所述加热器设置有第二温控器，所述第二温控器控制所述加热器，所述第二温控器通过所述信号机与所述报警装置连接。
4.一种老化炉控制器的控制方法，其特征在于，通过控制面板将控制信号和预警信号传递至PLC控制器，所述PLC控制器通过第一温控器调节炉体温度，所述第一温控器根据与其连接的温度传感器对加热器进行PID反馈控制；
所述第一温控器经所述PLC控制器接收所述预警信号，所述第一温控器对所述温度传感器传递的炉体温度数据进行运算，当运算结构满足所述预警信号时，所述第一温控器通过信号机向报警装置发送报警信号。
5.根据权利要求4中所述的一种老化炉控制器的控制方法，其特征在于，其操作步骤包括：
S1.启动，检查并解决报警情况；
S2.设定老化温度；
S3.设定偏差报警温度；
S4.设定老化时间及预警时间；
S5.启动风机及加热器；
S6.等待老化完成，关闭风机和加热器。
6.根据权利要求4中所述的一种老化炉控制器的控制方法，其特征在于，所述第一温控器PID反馈控制步骤包括：
S1.经所述PLC控制器获得所述控制信号和所述预警信号；
S2.通过所述温度传感器监测所述炉体温度；
S3.根据所述炉体温度、所述控制信号机所述预警信号形成参数设定模式；
S4.根据所述参数设定模式，按照比例-积分-微分的顺序进行运算；
S5.确定设定数据；
S6.输出控制信号至所述加热器；
S7.返回步骤S1。
7.根据权利要求4中所述的一种老化炉控制器的控制方法，其特征在于，通过所述控制面板设定老化时间及老化预警时间，所述控制面板将所述控制信号发送至所述PLC控制器，所述PLC控制器通过记录脉冲信号获得老化运行时间，所述PLC控制器判断所述老化炉所在状态并发送至所述控制面板。
8.根据权利要求7中所述的一种老化炉控制器的控制方法，其特征在于，当所述老化时间-所述老化预警时间>所述老化运行时间>时，所述控制面板显示“老化中”字样；
当所述老化时间>所述老化运行时间≥老化时间-老化预警时间时，所述控制面板显示“老化预警状态”字样；
当所述老化运行时间≥所述老化时间，所述控制面板显示“老化完成”字样。
9.根据权利要求4中所述的一种老化炉控制器的控制方法，其特征在于，所述控制面板的内置PC机通过以太网与所述信号机进行通讯，所述内置PC机读取信号异常时，所述内置PC机通过所述信号机向所述报警装置发送报警信号。
10.根据权利要求4中所述的一种老化炉控制器的控制方法，其特征在于，所述加热器设置有第二温控器，所述第二温控器设定温度上限值，当所述加热器的温度大于所述温度上限值，所述第二传感器通过所述信号机向所述报警装置发送报警信号。
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