CN203687645U - 坭兴陶窑变自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种坭兴陶窑变自动控制系统，包括安装在电烤炉内的至少一根电热丝或电热板、安装在电烤炉炉壁上的至少一个温度传感器、至少一个功率调整器、控制器、液晶触摸显示屏；所述电热丝或电热板通过电热丝电缆连接到功率调整器上，所述温度传感器通过通信电缆和信号采集卡连接到控制器上，所述液晶触摸显示屏和功率调整器通过通信电缆分别连接到控制器上，所述功率调整器还与外部电源连接。本实用新型采用控制器调节功率调整器的输出功率，进而调节电热丝或电热板的发热功率，使电烤炉内的温度得到精确控制，实现完全自动化控制，提高坭兴陶的合格率，以及精品烧成率。
Description
技术领域
本实用新型涉及陶瓷烧制技术领域，具体涉及一种坭兴陶窑变自动控制系统。
背景技术
钦州坭兴陶的窑变，指的是坯品的色泽及纹路的变化，钦州坭兴陶所用的东泥，内含丰富的氧化铁成分，由于铁价元素在氧化与还原不同的烧制温度、烧制气氛中，化合价的变化不同，如＋3价、＋2价，再加上燃料中不完全燃烧的烟雾，引进碳素沉着作用，使坯品变色更丰富，在原来铁红色的基础上，隐约呈现出古铜、紫红、铁青、金黄、墨绿、天蓝、粟色等多种色泽，以及天斑、虎纹等纹理变化。在坭兴陶的制作过程中，窑变温度控制技术是生产坭兴陶的重点与特色，更是陶器烧制的关键，在坭兴陶的加工生产中，坭兴陶的烧制属于生产过程的末端环节，在整个生产过程中属于最重要的环节，制作是否能成功、是否属于精品、绝品也都由烧制时的温度来决定，如何能够合理高效的进行烧制，提高精品绝品的成功、合格率，一直是行业面对的最大问题。现有的电窑的温度控制都是工人根据温度显示，控制开关或者接触器与可控硅，实现温度的升降。这样必须要有人员值守，由于是开关量方式控制，开关时电流会很大，损耗不必要的电能；而且还需要依靠工人根据经验进行操作，温度控制精度低必然影响陶器烧制的成功和合格率。另外坭兴陶窑变对温度控制精度要求高，且烧制温度有多个阶段，温度变化复杂，现有电窑还无法满足其要求。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种温度控制精确、烧成率高的坭兴陶窑变自动控制系统。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
坭兴陶窑变自动控制系统，包括控制器、液晶触摸显示屏、至少一个功率调整器、安装在电烤炉内的至少一根电热丝或电热板、安装在电烤炉炉壁上的至少一个温度传感器；所述电热丝或电热板通过电热丝电缆连接到功率调整器上，所述温度传感器通过通信电缆和信号采集卡连接到控制器上，所述液晶触摸显示屏和功率调整器通过通信电缆分别连接到控制器上，所述功率调整器还与外部电源连接；
所述控制器用于接收从液晶触摸显示屏输入的控制参数值，运算出每分钟温度升高值，发出控制信号给功率调整器；并实时接收温度传感器的温度值信号，如温度传感器的温度值信号与控制器运算的温度上升值出现偏差，控制器相应调节输出信号使功率调整器调整输出信号；
所述功率调整器用于接受控制器的信号，并以此信号调节输出功率，进而控制电热丝或电热板的加热功率，使电烤炉内的温度得到控制。
为了可以进一步保护系统的安全，上述技术方案还包括保护控制电路，外部电源通过保护控制电路连接到功率调整器上，并且保护控制电路还通过通信电缆与控制器连接；所述保护控制电路用于接收控制器的信号，发生动作使功率调整器接通电源。
为了可以使陶胚均匀受热，避免在升温的时候因受热不均匀陶胚产生裂变，所述的电热丝或电热板、温度传感器和功率调整器的个数相等，电热丝或电热板安装在电烤炉内，各温度传感器安装在电热丝或电热板对应位置的电烤炉炉壁上，每根电热丝或电热板均与一个功率调整器连接。
优选的，所述的电热丝或电热板为3根，均匀安装在电烤炉内的上部、中部和下部。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、采用控制器调节功率调整器的输出功率，进而调节电热丝或电热板的发热功率，使电烤炉内的温度得到精确控制，实现全自动化控制，提高坭兴陶的合格率，以及精品烧成率；
2、利用温度传感器实时监测电烤炉内，并且控制器比较监测温度和设定参数的计算值，进一步调节的电热丝或电热板的发热功率，使电烤炉内的温度得到更进一步的精确控制；
3、每根电热丝或电热板均单独连接一个功率调整器，实现电热丝或电热板的单独控制，可以使电烤炉内各区域的温度不同，实现坭兴陶更丰富的窑变效果（温度是产生坭兴陶窑变的重要因素，控制坭兴陶胚不同区域的温度，可实现坭兴陶胚不同区域的窑变效果，使烧成后的坭兴陶色彩更丰富）；
4、利用保护控制电路控制系统的通断电，进一步提高系统的安全性能；
5、电热丝或电热板均匀设在电烤炉内，可以使陶胚均匀受热，避免在升温的时候因受热不均匀陶胚产生裂变。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中标号为：1、电热丝电缆；2、功率调整器；3、交流380V电缆；4、保护控制电路；5、控制器；6、液晶触摸显示屏；7、控制机柜；8、通信电缆；9、电热丝或电热板；10、电烤炉11、温度传感器。
具体实施方式
本实用新型一种坭兴陶窑变自动控制系统，包括安装在电烤炉10内的至少一根电热丝或电热板9、安装在电烤炉10炉壁上的至少一个温度传感器11、至少一个功率调整器2、控制器5、液晶触摸显示屏6和保护控制电路4；所述电热丝或电热板9通过电热丝电缆1连接到功率调整器2上，所述温度传感器11通过信号电缆和信号采集卡连接到控制器5上，所述液晶触摸显示屏6和功率调整器2通过通信电缆8分别连接到控制器5上，所述功率调整器2还与外部电源连接。
所述控制器5为PLC控制器，用于接收从液晶触摸显示屏6输入的控制参数值，运算出每分钟温度升高值（温度升高值也即温升），发出控制信号给功率调整器2；并实时接收温度传感器11的温度值信号，如温度传感器11的温度值信号与控制器5运算的温度上升值出现偏差，控制器5相应调节输出信号使功率调整器2调整输出信号，实现实时输出功率。
所述功率调整器2用于接受控制器5的信号，并以此信号调节输出功率，进而控制电热丝或电热板9的加热功率，使电烤炉10内的温度得到控制。
外部交流380V电源通过交流380V电缆3和保护控制电路4连接到功率调整器2上，并且保护控制电路4还通过通信电缆8与控制器5连接；所述保护控制电路4用于接收控制器5的信号，动作使功率调整器2接通电源。
如图1所示，所述功率调整器2、控制器5、液晶触摸显示屏6和保护控制电路4设置在控制机柜7内，所述电热丝和温度传感器11设置在电烤炉10上。所述的电热丝、温度传感器11和功率调整器2的个数相等，为3根，电热丝均匀安装在电烤炉10内的上部、中部和下部，为上层电热丝、中层电热丝和下层电热丝，各温度传感器11安装在电热丝对应位置的电烤炉10炉壁上，为上层温度传感器11、中层温度传感器11和下层温度传感器11，每根电热丝或电热板9均与一个功率调整器2连接，为上层功率调整器2、中层功率调整器2和下层功率调整器2。
实时输出功率的计算为：
例如：开始烧制前，该温度区内炉温度为30℃，烧制完成为1230℃，烧时间为1200分钟，那么单位时间温升=（1230-30）/1200=1℃/分钟。
温度差值=实时温度（也即温度传感器11的值）-单位时间温升X时间
应输出功率=上一周期实时输出功率±单位时间输出功率+温度差值
其中，Ke为系数，其值从系统参数中调整，周期前输出功率为上一周期功率，周期的时间可在液晶触摸屏上作为一个参数输入到系统中。
在坭兴陶坯品烘烤时，设定好温升的温度定值、温升时间（升高单位温度值所需要的时间）和温度定值保持时间，控制器5根据相应参数运算出每分钟温度升高值，并发出控制信号给保护控制电路4和功率调整器2,保护控制电路4动作，使功率调整器2接通交流电源，功率调整器2根据控制器5的控制信号开始平稳调节输出功率，安装在电烤炉10炉壁上的温度传感器11实时连续检测电烤炉10内部温度值，控制器5通过信号电缆和信号采集卡接收温度值信号，如温度控制值与控制器5运算的温度上升出现偏差，控制器5相应调节输出信号控制功率调整器2实时输出功率，使温度在设定的时间内平稳上升至温度定值，当温度值达到设定的温度定值后，控制器5相应调节输出信号使功率调整器2稳定输出功率信号，并开始计算保温时间，直至累计的保持时间，控制器5相应调节输出信号给保护控制电路4和功率调整器2，使功率调整器2停止运行，整个控制过程的参数和控制值在液晶触摸显示屏6上显示。
在坭兴陶窑变烧制时，根据需要烧制的的坭兴陶型状特性，设定好升温控制区（因坭兴陶窑变烧制特性一般分为三个区，每个区的温度上升速度不同，过快或过慢有可能造成坭兴陶变型，本专利为三个温控区，根据需要烧制的坭兴陶型状特性可相应调整温度控制区数量）的温度定值、不同温度区温升时间、温度定值保持时间、降温控制区的温度定值和不同温度区温降时间，投自动控制后，升温控制方式与坭兴陶坯品烘烤时相同，区别在于控制器5完成每个温度控制区温度值和时间后，进入到下一个温度控制区的控制，直至完成所有升温过程和保持温度过程，当保持温度时间完成后，系统进入自动降温控制，控制器5根据设定的降温控制区的温度定值和不同温度区温降时间运算并输出控制信号，功率调整器2接收控制信号开始平稳降低输出功率，电烤炉10内部开始降温，安装在电烤炉10炉壁上的温度传感器11实时连续检测电烤炉10内部温度值，控制器5通过信号电缆和信号采集卡接收温度值信号，如温度控制值与控制器5运算的温度上升出现偏差，控制器5相应调节输出信号控制功率调整器2实时输出功率，使温度在设定的时间内平稳降低至温度定值，控制器5完成每个温度控制区温度值和时间后，进入到下一个温度控制区的控制，直至完成所有降温过程，整个控制过程的参数和控制值在液晶触摸显示屏6上显示。
Claims (4)
1.坭兴陶窑变自动控制系统，其特征在于：包括控制器（5）、液晶触摸显示屏（6）、至少一个功率调整器（2）、安装在电烤炉（10）内的至少一根电热丝或电热板（9）、安装在电烤炉（10）炉壁上的至少一个温度传感器（11）；所述电热丝或电热板（9）通过电热丝电缆（1）连接到功率调整器（2）上，所述温度传感器（11）通过通信电缆（8）和信号采集卡连接到控制器（5）上，所述液晶触摸显示屏（6）和功率调整器（2）通过通信电缆（8）分别连接到控制器（5）上，所述功率调整器（2）还与外部电源连接；
所述控制器（5）用于接收从液晶触摸显示屏（6）输入的控制参数值，运算出每分钟温度升高值，发出控制信号给功率调整器（2）；并实时接收温度传感器（11）的温度值信号，如温度传感器（11）的温度值信号与控制器（5）运算的温度上升值出现偏差，控制器（5）相应调节输出信号使功率调整器（2）调整输出信号；
所述功率调整器（2）用于接受控制器（5）的信号，并以此信号调节输出功率，进而控制电热丝或电热板（9）的加热功率，使电烤炉（10）内的温度得到控制。
2.根据权利要求1所述的坭兴陶窑变自动控制系统，其特征在于：还包括保护控制电路（4），外部电源通过保护控制电路（4）连接到功率调整器（2）上，并且保护控制电路（4）还通过通信电缆（8）与控制器（5）连接；所述保护控制电路（4）用于接收控制器（5）的信号，发生动作使功率调整器（2）接通电源。
3.根据权利要求1或2所述的坭兴陶窑变自动控制系统，其特征在于：所述的电热丝或电热板（9）、温度传感器（11）和功率调整器（2）的个数相等，电热丝或电热板（9）安装在电烤炉（10）内，各温度传感器（11）安装在电热丝或电热板（9）对应位置的电烤炉（10）炉壁上，每根电热丝或电热板（9）均与一个功率调整器（2）连接。
4.根据权利要求3所述的坭兴陶窑变自动控制系统，其特征在于：所述的电热丝或电热板（9）为3根，均匀安装在电烤炉（10）内的上部、中部和下部。
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