CN205046162U - 管材感应加热的电气双闭环控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关于一种管材感应加热的电气双闭环控制系统，其包括：速度闭环控制系统，速度传感器、辊道电机、辊道变频器依次连接形成闭环回路，其中速度传感器、辊道变频器分别与可编程控制器连接；电压闭环控制系统，温度传感器、感应加热炉加热装置、感应加热炉控制装置依次连接形成闭环回路，其中温度传感器、感应加热炉控制装置分别与可编程控制器连接；以及管材位于感应加热炉加热装置中。本实用新型是通过可编程控制器的集中控制，即对感应加热炉进行电压的PID控制，也对辊道电机进行速度的PID控制，来实现对管材加热的温度恒定。

Description

管材感应加热的电气双闭环控制系统

技术领域

本实用新型涉及电气控制领域，尤其涉及一种管材感应加热的电气双闭环控制系统。

背景技术

管材热处理其主要工艺过程是：淬火加热-淬火水冷却-回火加热-一次冷床风冷却-二次冷床自然冷却-矫直-探伤-收料。原有的热处理工艺采用的多为电压的单闭环控制。管材通过上料机构翻转到辊道上，移动进入淬火感应加热炉加热系统，温度不断上升，直至达到淬火所需温度后，出炉进入淬火室，由冷却水进行淬火，后经由移钢机进行翻转进入回火中频炉加热系统，经过二级加热系统，温度不断上升，直至达到回火所需温度后，再由移钢机翻转上一次冷床，在一次冷床不断前进过程中，由风机对无缝钢管进行一次冷却，再由移钢机转移至二次冷床进行二次自然冷却，经过两次的冷却使无缝钢管的温度基本达到室温后，最后进行矫直，探伤和收料。

现有的整个控制装置主要来源有两个方面：1.全套进口设备来保证控制过程，而进口设备造价高，定货周期较长，需要具备专业技术和行业基础的技术人员进行维护，使一些中小企业维护困难，间接增加了企业运行生产成本；2.加热装置使用感应加热炉电压和辊道速度的直接给定，两者相互独立，调试工艺的过程中，温度控制不稳定，调整起来比较繁琐，控制精度不高。

传统的电路控制方式在运行中缺少稳定性，故障率较高，灵活性差，传统的信息传输方式稳定性差，故障节点多，控制设备较为简单，大量电缆的敷设增加了成本及维护费用，而且还需要过多的操作人员，增加了人力成本，浪费了资源。

有鉴于上述现有的管材感应加热控制系统，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的管材感应加热的电气双闭环控制系统，能够改进一般现有的管材感应加热环控制系统，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型提供一种管材感应加热的电气双闭环控制系统，所要解决的技术问题是对感应加热炉加热装置进行电压的PID控制，也对辊道电机进行速度的PID控制，来实现对管材加热的温度恒定。

本实用新型解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一种管材感应加热的电气双闭环控制系统，其包括：速度闭环控制系统，速度传感器、辊道电机、辊道变频器依次连接形成闭环回路，其中速度传感器、辊道变频器分别与可编程控制器连接；电压闭环控制系统，温度传感器、感应加热炉加热装置、感应加热炉控制装置依次连接形成闭环回路，其中温度传感器、感应加热炉控制装置分别与可编程控制器连接。

本实用新型解决其技术问题是通过以下技术措施进一步实现的。

较佳的，上述的管材感应加热的电气双闭环控制系统，其中辊道变频器与可编程控制器之间采用PROFIBUS-DP协议网络连接。

较佳的，上述的管材感应加热的电气双闭环控制系统，其中速度传感器与可编程控制器之间采用PROFIBUS-DP协议网络连接。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型管材感应加热的电气双闭环控制系统可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

1)可编程控制器作为主控制器实现了对设备集中控制；

2)各设备之间通过通讯方式建立连接，使控制更加高效、可靠；

3)本实用新型配合速度传感器，温度传感器，实现感应加热炉加热装置的双闭环控制，使控制更加精确；

4)整套设备操作简易，功能全面，系统构成简单，维护快捷、方便，降低了成本。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型方框示意图。

【主要组件符号说明】

1：可编程控制器2：速度传感器

3：辊道电机4：辊道变频器

5：温度传感器6：感应加热炉加热装置

7：感应加热炉控制装置

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定的目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种管材感应加热的电气双闭环控制系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本实用新型提供的是管材感应加热的电气双闭环控制系统，在管材采用感应加热炉淬火加热和回火加热过程中，对管材加热的效果进行不断的检测，从而达到最佳的加热效果，是管材热处理工艺过程的重要环节使热处理工艺更加可靠，质量更高。

请参阅图1所示，一种管材感应加热的电气双闭环控制系统，其包括：速度闭环控制系统，速度传感器2、辊道电机3、辊道变频器4依次连接形成闭环回路，其中速度传感器2、辊道变频器4分别与可编程控制器1连接；电压闭环控制系统，温度传感器5、感应加热炉加热装置6、感应加热炉控制装置6依次连接形成闭环回路，其中温度传感器5、感应加热炉控制装置6分别与可编程控制器1连接。

辊道变频器4与可编程控制器1之间采用PROFIBUS-DP协议网络连接。

速度传感器2与可编程控制器1之间采用PROFIBUS-DP协议网络连接。

管材由辊道电机3传送至感应加热炉中心，管材在感应加热炉加热装置6中磁场(图中为标示)的作用下发热，磁场的大小与电压有关，电压越大磁场越大，加热温度越高，反之依然。本实用新型通过调节电压来控制加热温度。使用温度传感器5实时检测管材的表面温度，并将所测得温度传送给可编程控制器1。管材在感应加热炉中心通过并完成加热过程，经过几个感应加热炉后管材达到一定的温度，可编程控制器1利用温度传感器5采集的温度数据与预定的温度比较后在其内部进行PID计算，从而调节感应加热炉控制装置7的电压，改变感应加热炉的磁场，以改变管材的加热温度，形成温度闭环控制系统。

此外可编程控制器1同时也利用速度传感器2采集到的速度数据并配合管材的温度变化值，在可编程控制器1内部进行PID计算，从而调节辊道变频器4，使辊道电机3的速度变化，改变管材在感应加热炉中心的停留加热时间，来改变管材的加热温度，形成速度闭环控制系统。

温度闭环控制系统和速度闭环控制系统相辅相成，通过可编程控制器进行联动控制。

当温度传感器5检测到管材的表面温度超过预定值时，可编程控制器1经过PID计算使感应加热炉控制装置7降低电压值从而降低磁场的大小使感应加热炉加热装置6的加热温度降低；同时可编程控制器1对由速度传感器2得到的速度数据进行PID计算，从而调节辊道变频器4使辊道电机3的速度增加，使管材快速离开感应加热炉。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种管材感应加热的电气双闭环控制系统，其特征在于其包括：

速度闭环控制系统，速度传感器、辊道电机、辊道变频器依次连接形成闭环回路，其中速度传感器、辊道变频器分别与可编程控制器连接；

电压闭环控制系统，温度传感器、感应加热炉加热装置、感应加热炉控制装置依次连接形成闭环回路，其中温度传感器、感应加热炉控制装置分别与可编程控制器连接。

2.根据权利要求1所述的管材感应加热的电气双闭环控制系统，其特征在于其中辊道变频器与可编程控制器之间采用PROFIBUS-DP协议网络连接。

3.根据权利要求1所述的管材感应加热的电气双闭环控制系统，其特征在于其中速度传感器与可编程控制器之间采用PROFIBUS-DP协议网络连接。