CN113625801B - 一种加热炉的温度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加热炉的温度控制方法，包括在检测模块设置第一预设条件Def1：t‑t0＜X，若达到所述Def1则温度控制模块设置升温因子
Figure DDA0003245366270000011
并发送信号至PLC控制模块，所述PLC控制模块通过电压调节模块控制加热模块的加热功率以调控所述加热模块的升温因子，所述温度检测模块继续判断是否达到所述Def1，若否，温度控制模块将升温因子设置为0，并发送信号至PLC控制模块。本发明通过温度控制模块实现对升温因子的柔性控制，使温度可以快速平稳地到达目标值，由动态过程进入到稳态过程，并能有效降低加热炉温度控制系统的超调量。

Description

一种加热炉的温度控制方法
技术领域
本发明涉及加热技术领域，具体为一种加热炉的温度控制方法。
背景技术
目前的加热控制方法，大多采用温度控制仪直接控制交流接触器来驱动加热器，采用温度控制仪，输出模拟量来驱动移相触发控制器，进而控制三相可控硅来驱动加热器，这种控制方式是当加热物品未达到设定温度时，接触器或固态继电器继续工作，加热器通电加热运行，当达到设定温度时接触器或固态继电器停止工作，加热器失电加热停止。这种加热器的输出功率不能平滑调节，要么以全功率加热，要么停止加热，也就是不能够实现对加热功率进行定量调节，因此对温度控制不精确，容易造成炉内温度过高，且能源消耗过大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种加热炉的温度控制方法，利用温度控制模块实现对加热功率进行定量调节，使温度快速且平稳地到达目标温度。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种加热炉的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，设定目标温度t0，启动加热开关，温度检测模块采集炉内温度t；
步骤二，温度控制模块根据所述温度检测模块发送的炉内温度t，设置升温因子
Figure BDA0003245366250000011
并发送升温因子Y信号至PLC控制模块，其中，X是加热温度的波动常量，kc表示升温系数，与样品的比热容有关；
步骤三，所述PLC控制模块将接收到的所述升温因子Y信号转换成模拟信号，并传送给电压调节模块，所述电压调节模块通过控制加热模块的加热功率以调控所述加热模块的升温速度；
步骤四，当温度控制模块判断t≥t0+X，温度控制模块将升温因子Y设置为0，并发送升温因子Y信号至PLC控制模块。
进一步具体地说，上述技术方案中，当炉内温度t满足t＞t0-X，设置炉内温度t的采样周期为T1；若否，则设置所述采样周期为T2，且T1＜T2。
进一步具体地说，上述技术方案中，当t＝t0，则发送计时使能信号至PLC控制模块，启动计时，计时时间到达T3则关闭加热开关。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述加热温度的波动常量X是5℃。
进一步具体地说，上述技术方案中，所述温度检测模块是热电偶传感器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种加热炉的温度控制方法，通过温度控制模块设置升温调控方程，进而实现对加热装置功率的控制，最终实现对升温因子的柔性控制，本发明可使温度快速平稳地到达目标值，由动态过程进入到稳态过程，在炉内温度t到达80％t0之前升温因子的增长速度缓慢降低，在炉内温度t到达80％t0之后升温因子开始缓慢下降，若检测到炉内温度t＞t0，且在实际温度t与目标温度t0的温差达到样品加热温度的波动常量之前，炉内升温因子以
Figure BDA0003245366250000021
的速度缓慢降低，在实际温度t与目标温度t0的温差达到样品加热温度的波动常量之后，升温因子设置为0，此方法可有效地降低温度控制系统的超调量，避免出现炉内温度过高的情况，且利用了调节升温速度的方法减少了能源的消耗，节约能源，并采用了PLC控制模块进行自动调控，控制精度较高，本发明控制方法简单、安全性较高，可有效避免在使用过程中发生安全事故。
附图说明
图1为本发明的温度控制流程图；
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
请参阅图1，一种加热炉的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，设定目标温度t0，启动加热开关，温度检测模块采集炉内温度t；
步骤二，温度控制模块根据温度检测模块发送的炉内温度t，设置升温因子
Figure BDA0003245366250000031
并发送升温因子Y信号至PLC控制模块，其中，X是加热温度的波动常量，kc表示升温系数，与样品的比热容有关；
步骤三，PLC控制模块将接收到的升温因子Y信号转换成模拟信号，并传送给电压调节模块，电压调节模块通过控制加热模块的加热功率以调控加热模块的升温速度；
步骤四，当温度控制模块判断t≥t0+X，温度控制模块将升温因子Y设置为0，并发送升温因子Y信号至PLC控制模块。
升温因子用于影响升温速度，PLC控制模块根据该升温因子来调节加热功率，从而使得炉温的升温速度与该升温因子的趋势相同。本发明旨在研究如何设置该升温因子以实现高效、快速的升温趋势。PLC控制模块在获得该升温因子后，将接收到的信号转换成控制信号，该控制信号用于控制提供给加热模块的功率。
温度检测模块设置Def1：t-t0＜X可实现对加热炉内最高温度的控制，避免温度过高而破坏样品的性能，t-t0＞X时，温度检测模块将温度信息发送至温度控制模块，温度控制模块再将温度信息转换成对应的电流信号并发送至PLC控制模块，PLC控制模块将接收到的信号转换成模拟信号，并传送给电压调节模块，电压调节模块将加热模块的加热功率设置为0，防止炉内温度过高。
t-t0＜X时，温度控制模块根据温度检测模块发送的温度信息，设置升温因子
Figure BDA0003245366250000041
并发送信号至PLC控制模块，kc表示升温系数，升温系数k与样品的比热容有关，因为比热容大的样品说明这种物质升高1℃需要吸收的热量要更多，所以其吸收热量升温所需要的时间要更长，可选地，被加热的样品的比热容越大，为了快速到达目标温度，则升温系数kc越大，即比热容越大，则kc越大，升温因子Y也越大。若被加热的样品可以缓慢到达目标温度，则升温系数k越小，加热炉内的升温因子Y越小。
在炉内温度t到达0.8t0前升温因子Y不断增大，kc×(t0-t)随着温度的升高而降低，即炉内升温因子Y的增大速度不断减小，当t＝0.8t0时升温因子Y的增大速度达到最小值，升温因子Y达到最大值；t＞0.8t0时，随着炉内温度t的增大
Figure BDA0003245366250000042
缓慢降低，t与t0温差较大时升温因子Y的降低速度越快，t越接近t0则升温因子Y的降低速度越慢；若检测到炉内温度t＞t0，且在实际温度t与目标温度t0的温差达到样品加热温度的波动常量之前，炉内升温因子Y以
Figure BDA0003245366250000043
的速度缓慢降低，在实际温度t与目标温度t0的温差达到样品加热温度的波动常量之后，升温因子设置为0，此方法实现了对升温因子的柔性控制，使炉内温度快速平稳地到达目标值，由动态过程进入到稳态过程，在升温初始阶段快速升温，在接近目标温度时缓慢升温，温度在样品加热温度的波动常量范围内以大于0的微速继续升温，可有效地降低温度控制系统的超调量，避免出现炉内温度过高的情况。
可选地，当炉内温度t满足t＞t0-X，设置炉内温度t的采样周期为T1；若否，则设置采样周期为T2，且T1＜T2，采样周期T的单位是min，炉内温度t不在样品加热温度的波动范围时，炉内温度t的控制不必过度精准，即采样周期T1可以越大，若炉内温度t达到样品加热温度的波动范围时，为了有效地降低温度控制系统的超调量，避免出现炉内温度过高的情况，采样周期T2需要越小。
可选地，当t＝t0，则发送计时使能信号至PLC控制模块，启动计时，计时时间到达T3则关闭加热开关。此方法可以使加热时间T3在到达目标温度t0后再开始计时，准确保证了样品到达目标温度t0后的的加热时长，设置加热时间T3可避免样品因加热时间过长而导致性能下降，也免除了人工关闭加热开关的操作。
可选地，加热温度的波动常量X是5℃，在此温度范围内可以保证样品不会被过度加热而导致性能下降。
可选地，温度检测模块是热电偶传感器。热电偶传感器是工业中使用最为普遍的接触式测温装置，因为热电偶具有性能稳定、测温范围大、信号可以远距离传输等特点，并且结构简单、使用方便。
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 (4)

1.一种加热炉的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，设定目标温度t0，启动加热开关，温度检测模块采集炉内温度t;
步骤二，温度控制模块根据所述温度检测模块发送的炉内温度t，设置升温因子
Figure 257393DEST_PATH_IMAGE001
，并发送升温因子Y信号至PLC控制模块，其中，X是加 热温度的波动常量，kc表示升温系数，与样品的比热容有关；
步骤三，所述PLC控制模块将接收到的所述升温因子Y信号转换成模拟信号，并传送给电压调节模块，所述电压调节模块通过控制加热模块的加热功率以调控所述加热模块的升温速度；
步骤四，当温度控制模块判断
Figure 688113DEST_PATH_IMAGE002
，温度控制模块将升温因子Y设置为0，并发送 升温因子Y信号至PLC控制模块；
其中，当炉内温度t满足t＞t0-X，设置炉内温度t的采样周期为T1；若否，则设置所述采样周期为T2，且T1＜T2。
2.如权利要求1所述一种加热炉的温度控制方法，其特征在于，当t=t0，则发送计时使能信号至PLC控制模块，启动计时，计时时间到达T3则关闭加热开关。
3.如权利要求1所述一种加热炉的温度控制方法，其特征在于，所述加热温度的波动常量X是5℃。
4.如权利要求1所述一种加热炉的温度控制方法，其特征在于，所述温度检测模块是热电偶传感器。
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