CN201662321U - 新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑温计算机监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑温计算机监控系统，其主要由工业控制计算机、PLC、变频器、风机和温度检测装置组成，其中：工业控制计算机利用串行口直接与PLC相连，PLC输出的控制信号通过V/I转换后经电路由电流控制继电器进行切换并传输给变频器、电机，然后传输给风机；反馈回路上，温度检测装置将窑炉实时温度信号转化为电信号，通过电路传送到比较点与设定窑温值比较并得出温度误差信号，该误差信号经A/D转换后反馈到PLC的输入端。本实用新型改手动控温为自动控温，提高了窑温的控制精度，增加了窑炉生产周期的可调性和灵活性，同时使得窑炉的操作变得简单直观，实现了对窑炉的科学化管理。

Description

新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑温计算机监控系统

技术领域

本实用新型涉及温度监控系统，特别是涉及到一种新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑温计算机监控系统。

背景技术

目前，窑炉的温度监控系统主要有以下几种：

1.人工手动调节配以单显温度数字表，此方法是凭借工人的经验来调节控温的喷嘴阀门开度的，温度仪表仅仅是指示不参与控制，因此产品质量不稳定、成品率低和生产效率低。

2.单回路温度显示、控制仪表，该系统是单回路系统，采用具有调节功能的数字显示仪，通过实际测量的温度与按生产工艺设定的温度值进行比较，然后调节喷嘴阀门的开度，实现窑炉的温度控制，这比人工手动操作在技术上要先进些，在实践中取得了一定的经济效果。

3.XMT温控器和KTA1大功率控制器为主控机的自动温控系统，该自动温控系统是通过XMT-1000数字显示调节仪的温控器面板上的键盘输入各项有关生产工艺的信息，然后操作人员启动XMT温控器，调出相应的烧结温度程序，XMT按照工艺烧结曲线顺序输出信号给KTA1大功率温控器，从而达到控制炉温的目的。

4.分布式控制系统DCS，它实现了生产过程的集中管理和分散控制的功能，其温控过程是先由热电偶检测窑内温度，作为该段窑炉温度控制端的输入参数，然后通过执行器来控制该段进入烧嘴的燃气量，从而实现对该段窑炉温度的自动控制。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑温计算机监控系统，以实现对窑炉、风机、电机和变频器等设备状态的监控，从而提高窑温的控制精度。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：主要由工业控制计算机、PLC、变频器、风机和温度检测装置组成。工业控制计算机利用串行口直接与PLC相连，基于RS-232的标准实现与PLC的通讯，PLC输出的控制信号通过V/I转换后经电路由电流控制继电器进行切换并传输给变频器、电机，然后传输给风机；反馈回路上，温度检测装置将窑炉实时温度信号转化为电信号，通过电路传送到比较点与设定窑温值比较并得出温度误差信号，该误差信号经A/D转换后反馈到PLC的输入端。

本实用新型与现有技术相比，具有以下主要的优点：

1.提高了窑温的控制精度。

改变了温控技术的控制方式，将原有的手动控温改为运用可编程逻辑控制器件进行自动控温，使窑温的控制精度达到±2℃的水平，完全满足了辊道窑的生产工艺工求。

2.自动化程度高。

改变了窑炉传统的变频器控制方法，运用计算机与变频器相结合的方法，将窑炉的生产周期的可调性、灵活性大大增加，实现3小时至5小时可调。

并实现了窑炉各参数的实时显示、自动记录、打印、查询，以及各种故障的报警显示、自动记录和输出，同时还实现了温度曲线设定控制，仪表的自动、手动操作控制，控制参数的修改与设定，风机、电机和变频器等设备的状态显示。

3.首次将计算机+PLC温度自控系统应用在铸石行业。

总之，本实用新型改变了辊道窑传统的温度监控方法，改手动控温为自动控温，大大提高窑温的控制精度，计算机+PLC+变频器+电动执行器的应用，大大增加了窑炉生产周期的可调性和灵活性，同时使得窑炉的操作变得简单直观，实现了对窑炉的科学化管理。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的温度测控装置的硬件组成图。

图3是本实用新型的软件流程图。

具体实施方式

本实用新型提供的新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑温计算机监控系统，是以温度为信号源，通过温度检测装置将窑炉温信号送给可编程逻辑控制器(简称PLC)，经过PLC算法运算后给出控制信号，来控制变频器从而控制电动机的转速，带动风机加热，同时利用计算机和PLC的通讯来实现对PLC的监控，以达到控制炉温的目的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型主要由工业控制计算机、PLC、变频器、风机和温度测控装置组成。如图1所示：工业控制计算机利用串行口直接与PLC相连，基于RS-232的标准实现与PLC的通讯，PLC的输出信号通过V/I转换后驱动变频器、电机，从而改变风机进风量，使窑炉温度产生变化。反馈回路上，温度传感器测出实时窑炉温度，温度信号通过温度传感器转化为电信号，通过电路传送到比较点与设定窑温值比较并得出温度误差信号，经A/D转换后就将数字误差信号反馈到PLC的输入端。工业控制计算机的输出端通过数据线分别连接显示器和打印机。

PLC、变频器、电机、风机之间的连接关系是：可编程逻辑控制器(PLC)通过D/A转换器经电路线与变频器相连，变频器的输出端通过电路传输导线与电机的输入端口相连，使电机在变频器的输出信号的驱动下进行相应的投切工作，而电机的输出端则由电路传输导线与风机相连，投入工作的电机带动风机转动来控制进窑风量，从而控制窑内温度。

本实用新型采用二级计算机控制。在线PLC为第一级控制，它具有PID调节功能和异步通讯功能，能将随时采集到的窑炉各控制点的温度、气压等信息传输到上一级工业控制计算机。第二级由工业控制计算机控制，其对PLC传输来的数据进行存储、处理、绘曲线及打印。而PLC将根据工艺要求设定的温度与检测的实际窑炉温度偏差实施模糊PID最佳调节，以确保窑炉各控制点的温度静态偏差趋近于零，动态偏差超调最小，超调恢复快速。

所述温度测控装置，它的作用不单单是检测窑温，还有可编程逻辑控制器件发出信号来控制投切的电机台数，从而控制风机风量的多少，达到控温的目的。该温度测控装置采用模糊自整定PID控制法，可以与上位机的通讯，经过上位机对各数据显示、存储与分析后，PLC将改变控制参数，从而达到控制窑温的目的。如图2所示：该温度测控装置主要由PLC、12位的A/D与D/A模块、切换继电器和温度变送器等部分组成，温度变送器的输出信号通过电路送入D/A与A/D模块，D/A与A/D模块与PLC之间则通过同步串行接口进行信号传送，而PLC的控制信号经过V/I变换后经电路由电流控制继电器的切换。

上述温度测控装置主要部件的电路连接关系是：测温元件与温度变送器的输入端相连，温度变送器的输出端与A/D模块通过I/V接口装置相连接，A/D模块则通过电气导线与PLC连接，控制信号经D/A模块转换后经电气导线依次传输至继电器与触发器，最后触发器与电机的启动装置相连，从而达到控制电机投切的目的。

温度检测装置的工作过程是：控制核心单元PLC根据手动设定温度信号与现场测温传感器反馈信号经过PLC分析与计算，得到温度偏差e(n)与温度偏差的变化率e_c(n)，经过PID运算后，PLC将0～10V模拟信号输出，用于调节触发器的控制电压，PLC通过比较模拟量输出与温度偏差值，通过I/O端口开关量的输出驱动切换继电器组，以此来协调投入加热的台数，并完成窑炉加热启停与切换。在温度上升到规定值的90％以前，采用全压控制，节省升温时间，待炉温上升到给定值的90％时，采用模糊控制，以提高控制精度。

本实用新型通过二级计算机内设的软件完成炉温控制，其流程如图3所示：

该软件包括各模块接口初始程序部分，监控程序部分，以及PLC与上位机的通讯程序部分。其中PLC的监控程序又分为四个方面：一是开关量的控制；二是模拟量的控制，用A/D、D/A模块实现对电机转速的模拟量的控制；三是PID数字程序控制；四是数字滤波程序控制。

本实用新型采用IPC-9150工业控制计算机作为上位主机系统，其可以采用Visual Basic语言编写；下位温度、压力采集控制选用XP/AI系列智能控制器，其程序采用C语言编写。主要实现以下功能：①定时进行数据采集，加工处理并对温度、压力和气氛等实施实时控制；②实现人机对话，显示、打印、绘图、修改参数和给定值；③实现越界检查、显示、报警和处理；④实现上下位机通信。

风机、传动和变频器、电动执行器等设备操作控制选用OMRON系列PLC，上位主机系统与仪表、PLC采用标准串行通讯链路连接，完成窑炉温度监控的相关功能。

本实用新型的工作过程是：温度检测装置将炉温信号送给PLC，经过PLC算法运算后给出控制信号，来控制变频器从而控制电动机的转速，带动风机加热，同时利用计算机和PLC的通讯来实现对PLC的监控和对采样数据的记录和分析，从而实现对新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑的温度监控。

所述新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑，是本发明人设计的且与本专利同时申请实用新型专利的一种新型气烧辊道窑，它是生产浇铸压延铸石板材结晶及退火的专用热处理设备，它以天然气为燃料，采用斜齿轮传动系统，多点密集品字型布置烧嘴和上下分组控制火焰方式，达到铸石板材的晶化过程温度均衡、温差小和退火过程温差小、缓冷降温快的目的。

所述新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑的结构是：包括窑体和辊道传动系统，窑体由结晶段和退火段组成，在结晶段布置有多支小功率等温高速烧嘴，分上下布置；退火段设有多支高速自控等温烧嘴，其中，在退火段前段的上下部均设有高速自控等温烧嘴，后段只在下部设置高速自控等温烧嘴；在结晶段的顶部布置有与之固定连接的2个自然排烟管；在退火段的顶部布置有与之固定连接的2个与自然排烟管等高的自然排烟抽热管道，每个排烟抽热管设调节阀门。

所述新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑的工作过程是：将铸石原料通过1350℃左右的高温熔融后导入模具，通过气烧辊道窑窑前辊台送入窑内结晶段1晶化，结晶时间一般25-30分钟，顺利完成结晶期后进入退火段2，经退火段2退火处理后即生成铸石板材。

Claims (4)

1.一种新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑温计算机监控系统，其特征是主要由工业控制计算机、PLC、变频器、风机和温度测控装置组成，其中：工业控制计算机利用串行口直接与PLC相连，基于RS-232的标准实现与PLC的通讯，PLC输出的控制信号通过V/I转换后经电路由电流信号控制继电器进行切换并传输给变频器、电机，然后传输给风机；反馈回路上，温度检测装置将窑炉实时温度信号转化为电信号，通过电路传送到比较点与设定窑温值比较并得出温度误差信号，该误差信号经A/D转换后反馈到PLC的输入端。

2.根据权利要求1所述的新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑温计算机监控系统，其特征是温度测控装置主要由PLC、A/D与D/A模块、切换继电器和温度变送器组成，温度变送器的输出信号通过电路送入D/A与A/D模块，D/A与A/D模块与PLC之间通过同步串行接口进行信号传送，PLC的控制信号经过V/I变换后经电路由电流控制继电器进行切换。

3.根据权利要求2所述的新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑温计算机监控系统，其特征是采用12位的A/D与D/A模块。

4.根据权利要求1所述的新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑温计算机监控系统，其特征是工业控制计算机的输出端通过数据线分别连接显示器和打印机。

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