CN113267041B - 一种连续性生产窑炉的全自动控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了全自动控制系统技术领域的一种连续性生产窑炉的全自动控制系统，所述混合管的左端分支连通设置有空气导管和燃气导管，所述混合管上固定装配有燃气比例阀，所述空气导管上从左至右依次固定装配有空气输送机和空气电动阀，所述燃气导管上从左至右依次固定装配有燃气输送机和燃气电动阀，所述电控箱包括PLC控制器，所述PLC控制器分别双向电性连接窑炉工艺管理模块、窑炉状态监测模块和点火检测控制器，所述PLC控制器电性输出连接无线通讯模块，能够根据实际流量的和设定流量的自整定而不断微动变化，精确控制流量，对窑炉信息参数的实时把控，监测实现可视化管理，透明度高，提高安全性，实时完成窑炉对产品的烧制调整。
Description
技术领域
本发明涉及全自动控制系统技术领域，具体为一种连续性生产窑炉的全自动控制系统及其控制方法。
背景技术
现有的连续性生产窑炉(如辊道窑，梭式窑，隧道窑)中，通过人工实时监控窑内的温度情况，根据产品的烧成要求、实际烧成情况来人工凭经验对窑炉进行控制，调节合适的温度和烧成时间来对产品进行烧制，但是，为了满足生产率，大多数窑炉都是24小时连续工作的，因此也要求人工24小时对窑炉进行监控，人工操作燃烧无法达到燃气完全燃烧，同时在调试过程中不方便独立性对供给量进行调整，给窑炉系统的调试带来诸多不便，使得窑炉的调试效率和精度大受影响，另外，在单独对燃气和空气进行比例调整时，由于氧气和天然气的分开控制，这样不可能一次就能成功调整燃气和氧气的配比，造成在调整过程中炉体温度曲线不平稳，为此，我们提出一种连续性生产窑炉的全自动控制系统及其控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续性生产窑炉的全自动控制系统及其控制方法，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：一种连续性生产窑炉的全自动控制系统，所述窑炉本体的左侧壁上固定装配连通有混合管，所述混合管的左端分支连通设置有空气导管和燃气导管，所述混合管上固定装配有燃气比例阀，所述空气导管上从左至右依次固定装配有空气输送机和空气电动阀，所述燃气导管上从左至右依次固定装配有燃气输送机和燃气电动阀，所述电控箱包括PLC控制器，所述PLC控制器分别双向电性连接窑炉工艺管理模块、窑炉状态监测模块和点火检测控制器，所述PLC控制器电性输出连接无线通讯模块，所述无线通讯模块电性输出连接移动终端；
所述窑炉状态监测模块包括和PLC控制器电性连接的温度控制模块、压力控制模块、气体流量控制模块，且所述温度控制模块、压力控制模块、气体流量控制模块分别电性输入连接温度传感器、压力传感器和气体流量计；
所述点火检测控制器包括空气流量控制器和燃气流量控制器，所述空气流量控制器电性输入连接空气流量计，所述燃气流量控制器电性输入连接燃气流量计，所述空气流量控制器和燃气流量控制器均电性输出连接脉冲执行器，所述脉冲执行器分别电性输出连接空气电动阀、燃气比例阀和燃气电动阀，且所述空气电动阀和燃气电动阀均电性输出连接燃气比例阀，且所述燃气比例阀电性输出连接点火器。
优选的，所述点火器包括固定装配在窑炉本体内的高能点火枪、高能点火枪和点火线，且所述点火器固定装配在混合管的端部，且所述点火器根据窑炉本体需求设置分支为若干组结构相同的点火分组，且单组点火分组均通过连接管和混合管连通。
全自动控制系统的控制方法具体步骤为：
S1：输入产品烧成数据，电控箱内的PLC控制器根据产品要求设定合格的工艺曲线，并且控制窑炉启动对产品进行烧制；
S2：通过空气导管实现空气的输送，同时空气输送机能够增加空气的输送量，通过燃气导管实现燃气的输送，同时燃气输送机能够增加燃气的输送量，同时空气电动阀能够实现空气流通的控制，燃气电动阀能够实现燃气流通的控制，且空气电动阀和燃气电动阀均是通过变频伺服电机来驱动，使空气和燃气供送的阀门能够相对独立以实现无级匹配，提高窑炉热能和炉内压力的控制精度，同时两组电动阀采用变频伺服电机驱动，其稳定性高，对于频繁使用及环境温度的适应性较好，可减少设备的故障率，便于对流量进行控制调节，可控精度高，混合管将空气导管中的空气和燃气导管中的燃气进行混合，同时燃气比例阀实现对气体的开关控制，将混合管中的气体总量进行控制，并将混合气体通过连接管导入到点火分组中实现分流控制，最后经点火器点火，能够将燃烧气体总量和分支流量控制相结合，对于温度要求较高的窑炉，根据点火分组中燃烧枪的流量不同，使窑炉的不同区域温度跟窑炉设计温度接近相同，使不同区域的温度曲线达到一个相对较平稳水平，保证窑炉烧制出的成品的质量，改变了现有的整个炉体温度都相同的局面，实现了窑炉燃烧温度曲线稳定性的目的，并且燃气比例阀能够根据实际流量的和设定流量的自整定而不断微动变化，从而趋向于平稳，精确控制流量；
S3：电控箱中的窑炉工艺管理模块能够针对窑炉本体实时检测窑炉内的各个工艺参数，窑炉状态监测模块中的温度传感器、压力传感器和气体流量计能够对窑炉本体内的温度、压力以及气体流量进行监测，能够对窑炉本体内的燃烧情况进行可视化监控，将窑炉状态监测模块监测到的数据信息结合窑炉工艺管理模块检测的窑炉工艺信息通过PLC控制器进行整合，根据模糊逻辑的蚁群优化算法处理分析接收到的窑炉参数，然后PLC控制器实现对点火检测控制器的开启控制，同时PLC控制器能够将检测到的数据信息压缩打包后通过无线通讯模块传输给移动终端实现对窑炉信息参数的实时把控，监测实现可视化管理，透明度高，提高安全性；
S4：点火检测控制器中的空气流量计实时的检测输入空气的流量值能够实时传输到空气流量控制器中，燃气流量计实时检测的输入燃气的流量值能够实时传输到燃气流量控制器中，继而发送指令给脉冲执行器，控制空气电动阀和燃气电动阀的动作，实现燃气和空气的比例调整，燃气比例阀根据接收到的指令进行调整，同时点火检测控制器能够根据指令自动控制燃烧枪的动作，对产品进行烧制调整，自动根据产品当前的烧制情况实时控制点火器的启动数量，从而实时调节窑炉对产品的烧制，使得到的产品满足烧制要求，保证产品的烧制质量的一致性，同时实时控制燃料达到完全燃烧状态，达到节能降耗效果，达到环保标准要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明设计合理，通过空气导管实现空气的输送，同时空气输送机能够增加空气的输送量，通过燃气导管实现燃气的输送，同时燃气输送机能够增加燃气的输送量，同时空气电动阀能够实现空气流通的控制，燃气电动阀能够实现燃气流通的控制，且空气电动阀和燃气电动阀均是通过变频伺服电机来驱动，使空气和燃气供送的阀门能够相对独立以实现无级匹配，提高窑炉热能和炉内压力的控制精度，同时两组电动阀采用变频伺服电机驱动，其稳定性高，对于频繁使用及环境温度的适应性较好，可减少设备的故障率，便于对流量进行控制调节，可控精度高，混合管将空气导管中的空气和燃气导管中的燃气进行混合，同时燃气比例阀实现对气体的开关控制，将混合管中的气体总量进行控制，并将混合气体通过连接管导入到点火分组中实现分流控制，最后经点火器点火，能够将燃烧气体总量和分支流量控制相结合，对于温度要求较高的窑炉，根据点火分组中燃烧枪的流量不同，使窑炉的不同区域温度跟窑炉设计温度接近相同，使不同区域的温度曲线达到一个相对较平稳水平，保证窑炉烧制出的成品的质量，改变了现有的整个炉体温度都相同的局面，实现了窑炉燃烧温度曲线稳定性的目的，并且燃气比例阀能够根据实际流量的和设定流量的自整定而不断微动变化，从而趋向于平稳，精确控制流量；
2.本发明中的窑炉工艺管理模块能够针对窑炉本体实时检测窑炉内的各个工艺参数，窑炉状态监测模块中的温度传感器、压力传感器和气体流量计能够对窑炉本体内的温度、压力以及气体流量进行监测，能够对窑炉本体内的燃烧情况进行可视化监控，将窑炉状态监测模块监测到的数据信息结合窑炉工艺管理模块检测的窑炉工艺信息通过PLC控制器进行整合，根据模糊逻辑的蚁群优化算法处理分析接收到的窑炉参数，然后PLC控制器实现对点火检测控制器的开启控制，同时PLC控制器能够将检测到的数据信息压缩打包后通过无线通讯模块传输给移动终端实现对窑炉信息参数的实时把控，监测实现可视化管理，透明度高，提高安全性，采用蚁群优化的模糊逻辑控制算法实现窑炉系统的智能控制，窑炉内温度、流量和压力等参数与陶瓷制品的质量之间的关系很复杂，是非线性的多参数耦合系统，研究模糊逻辑的蚁群优化技术实现窑炉智能控制的新途，配合硬件的使用采用软件实现控制，维修方便，减少了更换专用配件的成本；
3.本发明中的点火检测控制器中的空气流量计实时的检测输入空气的流量值能够实时传输到空气流量控制器中，燃气流量计实时检测的输入燃气的流量值能够实时传输到燃气流量控制器中，继而发送指令给脉冲执行器，控制空气电动阀和燃气电动阀的动作，实现燃气和空气的比例调整，燃气比例阀根据接收到的指令进行调整，同时点火检测控制器能够根据指令自动控制燃烧枪的动作，对产品进行烧制调整，自动根据产品当前的烧制情况实时控制点火器的启动数量，从而实时调节窑炉对产品的烧制，使得到的产品满足烧制要求，保证产品的烧制质量的一致性，同时实时控制燃料达到完全燃烧状态，达到节能降耗效果，达到环保标准要求。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明电控箱框图；
图3为本发明窑炉状态监测模块框图；
图4为本发明点火检测控制器框图。
图中：1、窑炉本体；2、电控箱；3、混合管；4、空气导管；5、燃气导管；6、燃气比例阀；7、空气电动阀；8、燃气电动阀；9、空气输送机；10、燃气输送机；11、PLC控制器；12、窑炉工艺管理模块；13、窑炉状态监测模块；14、点火检测控制器；15、无线通讯模块；16、移动终端；17、温度控制模块；18、压力控制模块；19、气体流量控制模块；20、温度传感器；21、压力传感器；22、气体流量计；23、空气流量控制器；24、空气流量计；25、燃气流量控制器；26、燃气流量计；27、脉冲执行器；28、点火器。
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。
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种连续性生产窑炉的全自动控制系统，包括窑炉本体1，窑炉本体1的前侧壁上固定装配有电控箱2，窑炉本体1的左侧壁上固定装配连通有混合管3，混合管3的左端分支连通设置有空气导管4和燃气导管5，混合管3上固定装配有燃气比例阀6，空气导管4上从左至右依次固定装配有空气输送机9和空气电动阀7，燃气导管5上从左至右依次固定装配有燃气输送机10和燃气电动阀8，电控箱2包括PLC控制器11，PLC控制器11分别双向电性连接窑炉工艺管理模块12、窑炉状态监测模块13和点火检测控制器14，PLC控制器11电性输出连接无线通讯模块15，无线通讯模块15电性输出连接移动终端16。
请参阅图3，窑炉状态监测模块13包括和PLC控制器11电性连接的温度控制模块17、压力控制模块18、气体流量控制模块19，且温度控制模块17、压力控制模块18、气体流量控制模块19分别电性输入连接温度传感器20、压力传感器21和气体流量计22，温度传感器20、压力传感器21和气体流量计22能够对窑炉本体1内的温度、压力以及气体流量进行监测，能够对窑炉本体1内的燃烧情况进行可视化监控；
请参阅图4，点火检测控制器14包括空气流量控制器23和燃气流量控制器25，空气流量控制器23电性输入连接空气流量计24，燃气流量控制器25电性输入连接燃气流量计26，空气流量控制器23和燃气流量控制器25均电性输出连接脉冲执行器27，脉冲执行器27分别电性输出连接空气电动阀7、燃气比例阀6和燃气电动阀8，且空气电动阀7和燃气电动阀8均电性输出连接燃气比例阀6，且燃气比例阀6电性输出连接点火器28；
点火器28包括固定装配在窑炉本体1内的高能点火枪、高能点火枪和点火线，且点火器28固定装配在混合管3的端部，且点火器28根据窑炉本体1需求设置分支为若干组结构相同的点火分组，且单组点火分组均通过连接管和混合管3连通；
全自动控制系统的控制方法具体步骤为：
S1：输入产品烧成数据，电控箱2内的PLC控制器11根据产品要求设定合格的工艺曲线，并且控制窑炉启动对产品进行烧制；
S2：通过空气导管4实现空气的输送，同时空气输送机9能够增加空气的输送量，通过燃气导管5实现燃气的输送，同时燃气输送机10能够增加燃气的输送量，同时空气电动阀7能够实现空气流通的控制，燃气电动阀8能够实现燃气流通的控制，且空气电动阀7和燃气电动阀8均是通过变频伺服电机来驱动，使空气和燃气供送的阀门能够相对独立以实现无级匹配，提高窑炉热能和炉内压力的控制精度，同时两组电动阀采用变频伺服电机驱动，其稳定性高，对于频繁使用及环境温度的适应性较好，可减少设备的故障率，便于对流量进行控制调节，可控精度高，混合管3将空气导管4中的空气和燃气导管5中的燃气进行混合，同时燃气比例阀6实现对气体的开关控制，将混合管3中的气体总量进行控制，并将混合气体通过连接管导入到点火分组中实现分流控制，最后经点火器28点火，能够将燃烧气体总量和分支流量控制相结合，对于温度要求较高的窑炉，根据点火分组中燃烧枪的流量不同，使窑炉的不同区域温度跟窑炉设计温度接近相同，使不同区域的温度曲线达到一个相对较平稳水平，保证窑炉烧制出的成品的质量，改变了现有的整个炉体温度都相同的局面，实现了窑炉燃烧温度曲线稳定性的目的，并且燃气比例阀6能够根据实际流量的和设定流量的自整定而不断微动变化，从而趋向于平稳，精确控制流量；
S3：电控箱2中的窑炉工艺管理模块12能够针对窑炉本体1实时检测窑炉内的各个工艺参数，窑炉状态监测模块13中的温度传感器20、压力传感器21和气体流量计22能够对窑炉本体1内的温度、压力以及气体流量进行监测，能够对窑炉本体1内的燃烧情况进行可视化监控，将窑炉状态监测模块13监测到的数据信息结合窑炉工艺管理模块12检测的窑炉工艺信息通过PLC控制器11进行整合，根据模糊逻辑的蚁群优化算法处理分析接收到的窑炉参数，然后PLC控制器11实现对点火检测控制器14的开启控制，同时PLC控制器11能够将检测到的数据信息压缩打包后通过无线通讯模块15传输给移动终端16实现对窑炉信息参数的实时把控，监测实现可视化管理，透明度高，提高安全性；
S4：点火检测控制器14中的空气流量计24实时的检测输入空气的流量值能够实时传输到空气流量控制器23中，燃气流量计26实时检测的输入燃气的流量值能够实时传输到燃气流量控制器25中，继而发送指令给脉冲执行器27，控制空气电动阀7和燃气电动阀8的动作，实现燃气和空气的比例调整，燃气比例阀6根据接收到的指令进行调整，同时点火检测控制器14能够根据指令自动控制燃烧枪的动作，对产品进行烧制调整，自动根据产品当前的烧制情况实时控制点火器28的启动数量，从而实时调节窑炉对产品的烧制，使得到的产品满足烧制要求，保证产品的烧制质量的一致性，同时实时控制燃料达到完全燃烧状态，达到节能降耗效果，达到环保标准要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种连续性生产窑炉的全自动控制系统，包括窑炉本体(1)，所述窑炉本体(1)的前侧壁上固定装配有电控箱(2)，其特征在于：所述窑炉本体(1)的左侧壁上固定装配连通有混合管(3)，所述混合管(3)的左端分支连通设置有空气导管(4)和燃气导管(5)，所述混合管(3)上固定装配有燃气比例阀(6)，所述空气导管(4)上从左至右依次固定装配有空气输送机(9)和空气电动阀(7)，所述燃气导管(5)上从左至右依次固定装配有燃气输送机(10)和燃气电动阀(8)，所述电控箱(2)包括PLC控制器(11)，所述PLC控制器(11)分别双向电性连接窑炉工艺管理模块(12)、窑炉状态监测模块(13)和点火检测控制器(14)，所述PLC控制器(11)电性输出连接无线通讯模块(15)，所述无线通讯模块(15)电性输出连接移动终端(16)；所述窑炉状态监测模块(13)包括和PLC控制器(11)电性连接的温度控制模块(17)、压力控制模块(18)、气体流量控制模块(19)，且所述温度控制模块(17)、压力控制模块(18)、气体流量控制模块(19)分别电性输入连接温度传感器(20)、压力传感器(21)和气体流量计(22)；所述点火检测控制器(14)包括空气流量控制器(23)和燃气流量控制器(25)，所述空气流量控制器(23)电性输入连接空气流量计(24)，所述燃气流量控制器(25)电性输入连接燃气流量计(26)，所述空气流量控制器(23)和燃气流量控制器(25)均电性输出连接脉冲执行器(27)，所述脉冲执行器(27)分别电性输出连接空气电动阀(7)、燃气比例阀(6)和燃气电动阀(8)，且所述空气电动阀(7)和燃气电动阀(8)均电性输出连接燃气比例阀(6)，且所述燃气比例阀(6)电性输出连接点火器(28)；所述点火器(28)包括固定装配在窑炉本体(1)内的高能点火枪、高能点火枪和点火线，且所述点火器(28)固定装配在混合管(3)的端部，且所述点火器(28)根据窑炉本体(1)需求设置分支为若干组结构相同的点火分组，且单组点火分组均通过连接管和混合管(3)连通。
2.根据权利要求1所述的一种连续性生产窑炉的全自动控制系统，其特征在于：全自动控制系统的控制方法具体步骤为：
S1：输入产品烧成数据，电控箱(2)内的PLC控制器(11)根据产品要求设定合格的工艺曲线，并且控制窑炉启动对产品进行烧制；
S2：通过空气导管(4)实现空气的输送，同时空气输送机(9)能够增加空气的输送量，通过燃气导管(5)实现燃气的输送，同时燃气输送机(10)能够增加燃气的输送量，同时空气电动阀(7)能够实现空气流通的控制，燃气电动阀(8)能够实现燃气流通的控制，且空气电动阀(7)和燃气电动阀(8)均是通过变频伺服电机来驱动，使空气和燃气供送的阀门能够相对独立以实现无级匹配，提高窑炉热能和炉内压力的控制精度，同时两组电动阀采用变频伺服电机驱动，其稳定性高，对于频繁使用及环境温度的适应性较好，可减少设备的故障率，便于对流量进行控制调节，可控精度高，混合管(3)将空气导管(4)中的空气和燃气导管(5)中的燃气进行混合，同时燃气比例阀(6)实现对气体的开关控制，将混合管(3)中的气体总量进行控制，并将混合气体通过连接管导入到点火分组中实现分流控制，最后经点火器(28)点火，能够将燃烧气体总量和分支流量控制相结合，对于温度要求较高的窑炉，根据点火分组中燃烧枪的流量不同，使窑炉的不同区域温度跟窑炉设计温度接近相同，使不同区域的温度曲线达到一个相对较平稳水平，保证窑炉烧制出的成品的质量，改变了现有的整个炉体温度都相同的局面，实现了窑炉燃烧温度曲线稳定性的目的，并且燃气比例阀(6)能够根据实际流量的和设定流量的自整定而不断微动变化，从而趋向于平稳，精确控制流量；
S3：电控箱(2)中的窑炉工艺管理模块(12)能够针对窑炉本体(1)实时检测窑炉内的各个工艺参数，窑炉状态监测模块(13)中的温度传感器(20)、压力传感器(21)和气体流量计(22)能够对窑炉本体(1)内的温度、压力以及气体流量进行监测，能够对窑炉本体(1)内的燃烧情况进行可视化监控，将窑炉状态监测模块(13)监测到的数据信息结合窑炉工艺管理模块(12)检测的窑炉工艺信息通过PLC控制器(11)进行整合，根据模糊逻辑的蚁群优化算法处理分析接收到的窑炉参数，然后PLC控制器(11)实现对点火检测控制器(14)的开启控制，同时PLC控制器(11)能够将检测到的数据信息压缩打包后通过无线通讯模块(15)传输给移动终端(16)实现对窑炉信息参数的实时把控，监测实现可视化管理，透明度高，提高安全性；
S4：点火检测控制器(14)中的空气流量计(24)实时的检测输入空气的流量值能够实时传输到空气流量控制器(23)中，燃气流量计(26)实时检测的输入燃气的流量值能够实时传输到燃气流量控制器(25)中，继而发送指令给脉冲执行器(27)，控制空气电动阀(7)和燃气电动阀(8)的动作，实现燃气和空气的比例调整，燃气比例阀(6)根据接收到的指令进行调整，同时点火检测控制器(14)能够根据指令自动控制燃烧枪的动作，对产品进行烧制调整，自动根据产品当前的烧制情况实时控制点火器(28)的启动数量，从而实时调节窑炉对产品的烧制，使得到的产品满足烧制要求，保证产品的烧制质量的一致性，同时实时控制燃料达到完全燃烧状态，达到节能降耗效果，达到环保标准要求。
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