CN116466771A - 用于玻璃基板的流动气体加热控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开提供的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置及方法，涉及玻璃基板加工技术领域，包括加热器、晶闸管、温控仪、温度传感器、流量计、变送器、控制器、调压器及电源，其中，流量计用于实时检测加热器中流动气体的流量；变送器用于将流量计输入的加热器中流动气体的流量转换为对应的模拟信号；控制器用于基于加热器中流动气体当前的流量，确定加热器的最大输出功率并根据加热器的最大输出功率及额定功率，实时计算调压器的比例系数；调压器用于根据比例系数，输出相应的电压为晶闸管供电，有效避免了流动气体因加热器的管道堵塞引起错误加热而损坏设备的情况。

Description

用于玻璃基板的流动气体加热控制装置及方法

技术领域

本公开涉及玻璃基板加工技术领域，尤其涉及一种用于玻璃基板的流动气体加热控制装置及方法。

背景技术

玻璃基板是一种表面极其平整的薄玻璃片，是平板显示产业的关键基础材料之一。在对玻璃基板进行深加工时，会用到加热到一定温度的洁净气体吹干玻璃基板。带有压力的洁净气体经加热控制装置热到一定温度后(一般为60℃左右)，再经过滤装置过滤，最后通过风刀装置吹出以吹干玻璃基板。由于气体的热容比较小，如果加热控制装置的参数设置不当，容易引起加热后的气体温度过高，过高的温度会引起过滤装置产尘，从而污染玻璃基板，污染管道，对玻璃基板的生产造成不良影响。

目前的流动气体加热控制装置主要通过温控仪实时调整晶闸管的输出功率，使得加热器中的气体温度平稳上升到设定温度并保持在设定温度附近。该类流动气体加热控制装置主要存在以下缺陷：

(1)当加热器的管道堵塞(此时气体流量可认定为零)时，会引起错误加热而损坏设备的情况；

(2)当加热器启动时或流动气体流量发生变化时，容易引起流动气体温度在短时间内产生较大的波动，产生不良的影响。

发明内容

本发明实施例提供的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置及方法所要解决的一个技术问题是：如何避免因错误加热而损坏设备以及因流动气体温度在短时间内产生较大的波动产生不良的影响。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于玻璃基板的流动气体加热控制装置及方法。

第一方面，本发明实施例提供的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置包括：流量计、变送器、控制器、调压器及电源，其中：

流量计用于实时检测加热器中流动气体的流量。

变送器用于将流量计输入的加热器中流动气体的流量转换为对应的模拟信号。

控制器用于基于加热器中流动气体当前的流量，确定加热器的最大输出功率流动气体当前需要的最大加热功率及加热器额定功率，实时计算调压器的比例系数。

电源用于为调压器供电。

调压器用于根据调压器的比例系数，输出相应的电压为晶闸管供电。

温控仪用于根据预设的温度及温度传感器发送的温度，生成相应的控制参数并将控制参数实时发送给晶闸管。

晶闸管用于为加热器供电并根据控制参数，控制加热器对流入加热器中的流动气体进行加热。

在一些示例中，控制器还用于：

实时判断加热器中流动气体流量是否发生变化；

若确定发生变化，则计算加热器中流动气体流量的变化率并根据该变化率，判断该控制参数是否需要调整。

在一些示例中，温度传感器用于实时检测加热器出口处流出的气体温度。

在一些示例中，控制器为可编程逻辑控制器PLC。

第二方面，本发明实施例提供的用于玻璃基板的流动气体加热控制方法，应用于第一方面的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置中的控制器，包括以下步骤：

根据加热器中流动气体当前的流量，确定加热器的最大输出功率并根据流动气体当前需要的最大加热功率及加热器的额定功率，实时计算调压器的比例系数；

根据比例系数，实时调整晶闸管的最大输出功率。

在一些示例中，在实时计算调压器的比例系数之后，该流动气体加热控制方法还包括：

实时判断加热器中流动气体流量是否发生变化；

若确定发生变化，则计算加热器中流动气体流量的变化率并根据该变化率，判断温控仪生成的控制参数是否需要调整。

在一些示例中，根据流动气体当前需要的最大加热功率及加热器额定功率，实时计算调压器的比例系数包括：

根据公式计算计算调压器的比例系数，其中，k为调压器的比例系数，a为流动气体当前需要的最大加热功率，b为加热器的额定功率。

在一些示例中，加热器的最大输出功率与加热器中流动气体当前的流量成正比。

第三方面，本发明实施例提供的用于玻璃基板的流动气体加热控制方法，应用于第一方面的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置中的温控仪，包括以下步骤：

根据预设的温度及加热器出口处的流动气体温度，得到相应的控制参数；

将该控制参数发送给晶闸管；

晶闸管根据该控制参数，输出相应的电压供加热器对流动气体进行加热。

在一些示例中，根据预设的温度及加热器出口处的流动气体温度，得到相应的控制参数包括：

基于预设的温度及加热器出口处的流动气体温度，采用PID算法，得到相应的控制参数。

通过上述技术方案，本发明实施例提供的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置及方法具有以下有益效果：

(1)通过控制器控制调压器，限制晶闸管输入电压的大小，使晶闸管的输出功率与气体流量匹配，有效避免了流动气体因加热器的管道堵塞引起错误加热而损坏设备的情况；

(2)通过控制器实时判断温控仪产生的控制参数是否需要调整，有效避免了当加热器启动时或气体流量减少时，因流动气体温度波动较大带来的不良影响。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，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公开的一些实施例，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是本发明实施例公开的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本公开的原理，但不能用来限制本公开的范围，本公开可以以许多不同的形式实现，不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

本公开提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置包括加热器、晶闸管、温控仪、温度传感器、流量计、变送器、控制器、调压器及电源，其中：

流量计用于实时检测加热器中流动气体的流量。

具体地，气体的流量的单位为L/min。

变送器用于将流量计输入的加热器中流动气体的流量转换为对应的模拟信号。

具体地，变送器一般使用在需要监控物理信号的场所，比如一些过程控制过程中的温度、压力、流量及液位等等，这些物理量通过变送器被转换为标准的电流信号(4-20mA)或者电压信号(1-5V)，再将该电流信号或者电压信号传送给下位机进行程序控制。

控制器用于基于加热器中流动气体当前的流量，确定加热器的最大输出功率并根据流动气体当前需要的最大加热功率及加热器的额定功率，实时计算调压器的比例系数。

在一些示例中，该控制器为可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，简称PLC)。

具体地，加热器的最大输出功率与流动气体的加热梯度及当前的流量有关系。一般情况下，当流动气体需要从20℃加热到60℃(加热梯度为40℃)且流量为100L/min时，加热器的最大输出功率为2KW。

在一些示例中，温度传感器位于加热器的出口处，能够实时检测加热器出口处流出的气体温度。

电源用于为调压器供电。

具体地，电源为交流电压源，输出的电压可为220V，也可为380V等。

调压器用于根据该比例系数，输出相应的电压为晶闸管供电。

具体地，调压器根据根据控制器实时输入的携带比例系数的控制信号，输出相应的电压给晶闸管供电，限制晶闸管的最大输出功率，进一步限制了加热器的最大输出功率，有效避免了流动气体因加热器的管道堵塞引起错误加热而损坏设备的情况。

具体地，理想状态下，调压器的比例系数仅与加热器的最大输出功率及额定功率有关，即与加热器的最大输出功率成正比，与加热器的额定功率成反比。在实际应用中，也与加热器的散热情况以及晶闸管型号等因素有关。

温控仪用于根据预设的温度及温度传感器发送的温度，得到相应的控制参数并根据该控制参数实时发送给晶闸管。

晶闸管用于为加热器供电并根据该温控仪发送的控制参数，控制加热器对流入该加热器中的流动气体进行加热。

在一些示例中，控制器还用于实时判断加热器中流动气体流量是否发生变化；

若确定发生变化，则计算加热器中流动气体流量的变化率并根据该变化率，判断该控制参数是否需要调整。

具体地，若流动气体流量在某一定值的[-20％，20％]范围内变化时，则确定该控制参数不需要调整；当该变化率为大于20％或小于-20％时，则确定该控制参数需要调整，有效避免了当加热器启动时或气体流量减少时，因流动气体温度波动较大带来的不良影响。

具体地，温控仪采用PID算法，得到标准的控制信号(4-20毫安的电流信号)传送给晶闸管，晶闸管根据该控制参数调整自身的输出功率，控制加热器加热其管道中的流动气体，使流动气体的温度能够平稳上升到预设的温度并保持在预设的温度附近。可通过温控仪的自整定功能调整温控仪的PID参数，实现对该控制参数的调整。

其中，PID算法都是由P(比例)、I(积分)、D(微分)三个部分构成，三个部分之间相互配合，最终依据期望值与当前实时量来输出一个输出量，最终使得系统的输出量持续接近用户所需的期望值。

实施例2

本发明实施例提供了一种用于玻璃基板的流动气体加热控制方法，该流动气体加热控制方法的执行主体为实施例1中阐述的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置中的控制器，包括以下步骤：

S101，根据加热器中流动气体当前的流量，确定加热器的最大输出功率并根据流动气体当前需要的最大加热功率及加热器的额定功率，实时计算调压器的比例系数。

在一些实施例中，加热器的最大输出功率与加热器中流动气体当前的流量成正比。在实时计算调压器的比例系数之后，该流动气体加热控制方法还包括以下步骤：

实时判断加热器中流动气体流量是否发生变化；

若确定发生变化，则计算加热器中流动气体流量的变化率并根据该变化率，判断温控仪生成的控制参数是否需要调整。

具体地，当变化率小于-20％或大于20％时，确定温控仪生成的控制参数需要调整。在加热器管道堵塞时，流动气体流量为零或非常小，则调压器输出的电压也会为零或非常小，能够有效避免因错误加热导致设备的损坏。

特别地，在加热器对流动气体加热过程中，可利用温度传感器检测流动气体温度升高的速度，如果温度升高过慢，可以适当提高调压器的比例参数，再重新调整温控仪的控制参数。

S102，根据该比例系数，实时调整晶闸管的最大输出功率。

在一些实施例中，根据加热器的最大输出功率及额定功率，实时计算调压器的比例系数包括以下步骤：

根据公式计算计算调压器的比例系数，其中，k为调压器的比例系数，a为流动气体当前需要的最大加热功率，b为加热器的额定功率。

具体地，针对额定电压为380V、最大输出功率为2KW、额定功率为8KW的加热器，其比例系数为

实施例3

本发明实施例提供了一种用于玻璃基板的流动气体加热控制方法，该流动气体加热控制方法的执行主体为实施例1中阐述的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置中的温控仪，包括：

S201，根据预设的温度及温度传感器发送的温度，得到相应的控制参数。

在一些示例中，步骤S201包括：

基于预设的温度及温度传感器发送的温度，采用PID算法，得到相应的控制参数。

S202，将该控制参数发送给晶闸管。

S203，晶闸管根据该控制参数，输出相应的电压供加热器对流动气体进行加热，使加热器中的流动气体的温度能够平稳上升到预设的温度并保持在预设的温度附近。

此外，本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。

本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。

Claims (10)

1.一种用于玻璃基板的流动气体加热控制装置，包括加热器、晶闸管、温控仪、温度传感器，其特征在于，还包括流量计、变送器、控制器、调压器及电源，其中：

所述流量计，用于实时检测所述加热器中流动气体的流量；

所述变送器，用于将所述流量计输入的所述加热器中流动气体的流量转换为对应的模拟信号；

所述控制器，用于基于所述加热器中流动气体当前的流量，确定所述加热器的最大输出功率并根据所述流动气体当前需要的最大加热功率及加热器的额定功率，实时计算所述调压器的比例系数；

所述电源，用于为所述调压器供电；

所述调压器，用于根据所述比例系数，输出相应的电压为所述晶闸管供电；

所述温控仪，用于根据预设的温度及所述温度传感器发送的温度，生成相应的控制参数并将所述控制参数实时发送给所述晶闸管；

所述晶闸管，用于为所述加热器供电并根据所述控制参数，控制所述加热器对流入所述加热器中的流动气体进行加热。

2.根据权利要求1所述的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置，其特征在于，所述控制器，还用于：

实时判断所述加热器中流动气体流量是否发生变化；

若确定发生变化，则计算所述加热器中流动气体流量的变化率并根据所述变化率，判断所述控制参数是否需要调整。

3.根据权利要求1所述的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置，其特征在于，所述温度传感器用于实时检测所述加热器出口处流出的气体温度。

4.根据权利要求1所述的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器PLC。

5.一种用于玻璃基板的流动气体加热控制方法，应用于权利要求1所述的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置中的控制器，其特征在于，包括：

根据加热器中流动气体当前的流量，确定所述加热器的最大输出功率并根据所述流动气体当前需要的最大加热功率及加热器的额定功率，实时计算调压器的比例系数；

根据所述比例系数，实时调整晶闸管的最大输出功率。

6.根据权利要求5所述的用于玻璃基板的流动气体加热控制方法，其特征在于，在实时计算调压器的比例系数之后，所述流动气体加热控制方法还包括：

实时判断所述加热器中流动气体流量是否发生变化；

若确定发生变化，则计算所述加热器中流动气体流量的变化率并根据所述变化率，判断温控仪生成的控制参数是否需要调整。

7.根据权利要求5所述的用于玻璃基板的流动气体加热控制方法，其特征在于，根据所述流动气体当前需要的最大加热功率及加热器的额定功率，实时计算调压器的比例系数包括：

根据公式计算计算所述调压器的比例系数，其中，k为调压器的比例系数，a为流动气体当前需要的最大加热功率，b为加热器的额定功率。

8.根据权利要求7所述的用于玻璃基板的流动气体加热控制方法，其特征在于，所述加热器的最大输出功率与加热器中流动气体当前的流量成正比。

9.一种用于玻璃基板的流动气体加热控制方法，应用于权利要求1所述的用于玻璃基板的流动气体加热控制装置中的温控仪，其特征在于，包括：

根据预设的温度及加热器出口处的流动气体温度，得到相应的控制参数；

将所述控制参数发送给晶闸管；

所述晶闸管根据所述控制参数，输出相应的电压供加热器对流动气体进行加热。

10.根据权利要求9所述的用于玻璃基板的流动气体加热控制方法，其特征在于，根据预设的温度及加热器出口处的流动气体温度，得到相应的控制参数包括：

基于预设的温度及加热器出口处的流动气体温度，采用PID算法，得到相应的控制参数。