CN205223332U - 一种碳势演算器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种碳势演算器，包括主控制器及模式设定单元，所述主控制器采用可编程逻辑控制器，所述主控制器包括第一碳势演算单元及第二碳势演算单元；所述第一碳势演算单元包括第一温度信号输入接口、第一碳势信号输入接口、第一一氧化碳信号输入接口及第一碳势输出接口；所述第二碳势演算单元包括第二温度信号输入接口、第二碳势信号输入接口、第二一氧化碳信号输入接口及第二碳势输出接口；所述模式设定单元分别与所述第一碳势信号输入接口、第一一氧化碳信号输入接口、第二碳势信号输入接口及第二一氧化碳信号输入接口连接。本实用新型采用可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器包括两个碳势演算单元，只需将碳势演算所需要的参数分别输入至可编程逻辑控制器的两个碳势演算单元，演算单元即能分别完成碳势计算，极大地提高产品的使用便利性及计算精度。

Description

一种碳势演算器

技术领域

本实用新型涉及热处理设备制造领域，具体涉及一种碳势演算器。

背景技术

热处理的渗碳设备中，需要对炉内的渗碳能力的参数(简称“碳势”)进行测量及管理，碳势与炉内气氛的温度、碳势气体(二氧化碳或氧气)的含量及一氧化碳的含量密切相关。根据所选择的碳势气体的种类，碳势的表征方法包括氧势法及二氧化碳势法，氧势法可以用表达式Cp＝f(T,O2,CO)来表示，而二氧化碳式法则可用表达式Cp＝f(T,CO2,CO)表示，其中：Cp表示炉内气氛中的碳势，T表示炉内气氛的温度，O2表示炉内气氛中的氧气的含量，CO2表示炉内气氛中二氧化碳的含量，CO表示炉内气氛中一氧化碳的含量。

碳势的测量及计算是一个非常复杂的过程，因此，一般均使用专用的碳势控制器来实现碳势测量及管理的目的，这种专用的碳势控制器大都用单片机专门开发而成或由计算机配以专用软件来完成，由于开发费用较高，生产数量较少，从而导致价格非常昂贵，这在一定程度上影响了产品的推广应用。此外，现有的碳势控制器一般只拥有一个碳势演算单元，其演算准确性很难保证。

实用新型内容

本实用新型解决解决了以上技术问题，采用可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器包括两个碳势演算单元，只需将碳势演算所需要的参数分别输入至可编程逻辑控制器的两个碳势演算单元，两个碳势演算单元即能分别完成碳势计算。

本实用新型提出的碳势演算器，包括主控制器及模式设定单元，所述主控制器采用可编程逻辑控制器，所述主控制器包括第一碳势演算单元及第二碳势演算单元。所述第一碳势演算单元包括第一温度信号输入接口、第一碳势信号输入接口、第一一氧化碳信号输入接口及第一碳势输出接口；所述第一温度信号输入接口用于输入炉内气氛的温度值，所述第一碳势信号输入接口用于输入第一碳势气体在炉内气氛中的含量，所述第一一氧化碳信号输入接口用于输入一氧化碳在炉内气氛中的含量，所述第一碳势输出接口用于输出所述第一碳势演算单元计算出的碳势。所述第二碳势演算单元包括第二温度信号输入接口、第二碳势信号输入接口、第二一氧化碳信号输入接口及第二碳势输出接口，所述第二温度信号输入接口用于输入炉内气氛的温度值，所述第二碳势信号输入接口用于输入第二碳势气体在炉内气氛中的含量，所述第二一氧化碳信号输入接口用于输入一氧化碳在炉内气氛中的含量；所述第二碳势输出接口用于输出所述第二碳势演算单元计算出的碳势。所述模式设定单元分别与所述第一碳势信号输入接口、第一一氧化碳信号输入接口、第二碳势信号输入接口及第二一氧化碳信号输入接口连接。所述模式选择单元用于：选择所述第一碳势气体的种类，所述第一碳势气体的种类包括氧气及二氧化碳；选择所述第一一氧化碳信号输入接口获取一氧化碳在炉内气氛中的含量的方式，所述第一一氧化碳信号输入接口获取一氧化碳在炉内气氛中的含量的方式包括固定值输入方式及动态值输入方式；选择所述第二碳势气体的种类，所述第二碳势气体的种类包括氧气及二氧化碳；选择所述第二一氧化碳信号输入接口获取一氧化碳在炉内气氛中的含量的方式，所述第二一氧化碳信号输入接口获取一氧化碳在炉内气氛中的含量的方式包括固定值输入方式及动态值输入方式。

作为本实用新型的进一步改进，所述主控制器还包括碳势比较单元，所述碳势比较单元分别与所述第一碳势演算单元及第二碳势演算单元连接，所述碳势比较单元用于获取所述第一碳势演算单元计算出的碳势与所述第二碳势演算单元计算出的碳势之间的差值的绝对值。

作为本实用新型的进一步改进，所述碳势比较单元包括偏差报警输出接口，当所述第一碳势演算单元计算出的碳势与所述第二碳势演算单元计算出的碳势之间的差值的绝对值超过预设警戒值时，所述偏差报警输出接口输出偏差报警信号。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一碳势演算单元还包括第一氨气输入接口，所述第一氨气信号输入接口用于输入氨气在炉内气氛中的含量；所述第二碳势演算单元还包括第二氨气信号输入接口，所述第二氨气信号输入接口用于输入氨气在炉内气氛中的含量。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一碳势输出接口及所述第二碳势输出接口输出1-5V的电压信号。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一碳势输出接口及所述第二碳势输出接口输出4-20mA的电流信号。

与现有技术相比，本实用新型提出的碳势演算器具有如下技术效果：1.采用可编程逻辑控制器，用程序的方法植入碳势计算公式，简化了碳势演算过程；2.采用两个碳势演算单元，使得碳势的表征更加准确可靠。

附图说明

图1为本实用新型的一实施方式的结构示意图；

图1中包括主控制器1、模式设定单元2、第一碳势演算单元3、第二碳势演算单元4、碳势比较单元5、第一温度信号输入接口31、第一碳势信号输入接口32、第一一氧化碳信号输入接口33、第一碳势输出接口34、第一氨气信号输入接口35、第二温度信号输入接口41、第二碳势信号输入接口42、第二一氧化碳信号输入接口43、第二碳势输出接口44、第二氨气信号输入接口45及偏差报警输出接口51。

具体实施方式

本实施例中的碳势演算器，包括主控制器1及模式设定单元2，所述主控制器采用可编程逻辑控制器(PLC)，所述主控制器包括第一碳势演算单元3及第二碳势演算单元4，设置两个碳势演算单元，使得碳势的表征更加准确可靠。

所述第一碳势演算单元3包括第一温度信号输入接口31、第一碳势信号输入接口32、第一一氧化碳信号输入接口33及第一碳势输出接口34；所述第一温度信号输入接口31用于输入炉内气氛的温度；所述第一碳势信号输入接口32用于输入炉内气氛中的第一碳势气体的含量，所述第一碳势气体为氧气和二氧化碳中的一种；所述第一一氧化碳信号输入接口33用于输入炉内气氛中的一氧化碳的含量；所述第一碳势输出接口34输出所述第一碳势演算单元3计算出的碳势。

所述第二碳势演算单元4包括第二温度信号输入接口41、第二碳势信号输入接口42、第二一氧化碳信号输入接口43及第二碳势输出接口44；所述第二温度信号输入接口41用于输入炉内气氛的温度；所述第二碳势信号输入接口42用于输入炉内气氛中的第二碳势气体的含量，所述第二碳势气体为氧气和二氧化碳中的一种；所述第二一氧化碳信号输入接口43用于输入炉内气氛中的一氧化碳的含量；所述第二碳势输出接口44输出所述第二碳势演算单元4计算出的碳势。

所述模式设定单元2分别与所述第一碳势信号输入接口32、所述第一一氧化碳信号输入接口33、所述第二碳势信号输入接口42及所述第二一氧化碳信号输入接口43连接；所述模式设置单元用于做出如下选择：1.选择所述第一碳势气体的种类，可选的第一碳势气体的种类包含氧气和二氧化碳；2.选择所述第一一氧化碳信号输入接口33以何种方式输入一氧化碳在炉内气氛中的含量，可选方式包括固定值输入方式及动态值输入方式，固定值输入方式是指所述第一一氧化碳信号输入接口33输入一个固定值作为一氧化碳在炉内气氛中的含量；动态值输入方式是指所述第一一氧化碳信号输入接口33输入与其连接的一氧化碳探头探测到的炉内气氛中的一氧化碳的含量作为输入值；3.选择所述第二碳势气体的种类，可选的第二碳势气体的种类包含氧气和二氧化碳；4.选择所述第二一氧化碳信号输入接口43以何种方式输入一氧化碳在炉内气氛中的含量，可选方式包括固定值输入方式及动态值输入方式，固定值输入方式是指所述第一一氧化碳信号输入接口43输入一个固定值作为一氧化碳在炉内气氛中的含量；动态值输入方式是指所述第二一氧化碳信号输入接口43输入与其连接的一氧化碳探头探测到的炉内气氛中的一氧化碳的含量作为输入值。

本实施例中的所述主控制器还包括碳势比较单元5，所述碳势比较单元5分别与所述第一碳势演算单元3及第二碳势演算单元4连接，所述碳势比较单元5包括偏差报警输出接口51，所述碳势比较单元5用于计算所述第一碳势演算单元3计算出的碳势与所述第二碳势演算单元4计算出的碳势之间的差值的绝对值，当该值超过预设警戒值时，所述偏差报警输出接口51发出偏差报警信号。所述碳势比较单元5能够对比所述第一碳势演算单元3及所述第二碳势演算单元4各自计算出的碳势值之间的偏差，从而对碳势计算结果的准确性进行验证，使得碳势的表征更加准确可靠。

当所述偏差报警输出接口51未发出偏差报警信号时，说明所述第一碳势演算单元3计算出的碳势与所述第二碳势演算单元4所计算出的碳势的差值较小，表明碳势计算结果准备可靠；反之，当所述偏差报警输出接口51发出偏差报警信号时，说明所述第一碳势演算单元3计算出的碳势与所述第二碳势演算单元4所计算出的碳势之间的差值过大，无法获得准确的碳势计算结果，需要对碳势进行重新计算。

本实施例中的碳势演算器的工作原理如下：

所述第一碳势演算单元3计算炉内气氛的碳势所需的输入参数包括炉内气氛的温度值、炉内气氛中的第一碳势气体的含量及炉内气氛中的一氧化碳含量，上述三个参数分别通过第一温度信号输入接口31、第一碳势信号输入接口32及第一一氧化碳信号输入接口33输入，输入参数经所述第一碳势演算单元3内部编制的计算程序直接计算出碳势，所述第一碳势输出接口34输出1-5v的电压信号作为标准碳势信号输出。

所述第一温度信号输入接口31、所述第一碳势信号输入接口32及所述第一一氧化碳信号输入接口33获取各自的输入参数的方式：所述第一温度信号输入接口31与设置在炉内的温度探头连接，以获得炉内气氛的温度值；所述第一碳势信号输入接口32选择与设置在炉内的氧气探头或是二氧化碳探头连接，以获取炉内气氛中的第一碳势气体的含量，当所述第一碳势信号输入接口32选择与氧气探头连接时，其输入的第一碳势气体的含量为炉里气氛中的氧气的含量，当所述第一碳势信号输入接口32选择与二氧化碳探头连接时，其输入的第一碳势气体的含量为炉里气氛中的二氧化碳的含量，具体选择由所述模式设置单元2设置；所护第一一氧化碳信号输入接口33与设置在炉内的一氧化碳探头连接，当炉内的一氧化碳含量固定且含量已知时，所述第一一氧化碳信号输入接口33可以选择直接输入该固定值作为输入值；否则所述第一一氧化碳信号输入接口33选择输入一氧化碳探头探测到的炉内气氛中的一氧化碳含量作为输入值，具体选择由所述模式设置单元2设置。

同理，所述第二碳势演算单元4计算炉内气氛的碳势所需的输入参数分别通过第二温度信号输入接口41、第二碳势信号输入接口42及第二一氧化碳信号输入接口43输入，输入参数经所述第二碳势演算单元4内部编制的计算程序直接计算出碳势，所述第二碳势输出接口44输出1-5v的电压信号作为标准碳势信号输出。同理，如果需要更多的碳势输出，也可以设置更多的碳势演算单元。

当所述第一碳势演算单元3与所述第二碳势演算单元4均有碳势输出时，所述碳势比较器5计算出两个碳势的差值的绝对值，如果该值超过某一预设警戒值时，所述碳势比较器5的报警输出接口51输出偏差报警信号。

在一个优选实施例中，所述第一碳势演算单元还包括第一氨气信号输入接口35，所述第二碳势演算单元还包括第二氨气信号输入接口45，所述第一氨气信号输入接口35及所述第二氨气信号输入接口45用于分别输入所述炉内气氛中的氨气的含量。增加氨气含量这一输入参数，能够增加碳势演算的精确度。

上文对本实用新型进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本实用新型的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本实用新型的保护范围。本实用新型所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。

Claims (6)

1.一种碳势演算器，其特征在于：其包括主控制器及模式设定单元，所述主控制器采用可编程逻辑控制器，所述主控制器包括第一碳势演算单元及第二碳势演算单元；

所述第一碳势演算单元包括第一温度信号输入接口、第一碳势信号输入接口、第一一氧化碳信号输入接口及第一碳势输出接口；所述第一温度信号输入接口用于输入炉内气氛的温度值，所述第一碳势信号输入接口用于输入第一碳势气体在炉内气氛中的含量，所述第一一氧化碳信号输入接口用于输入一氧化碳在炉内气氛中的含量，所述第一碳势输出接口用于输出所述第一碳势演算单元计算出的碳势；

所述第二碳势演算单元包括第二温度信号输入接口、第二碳势信号输入接口、第二一氧化碳信号输入接口及第二碳势输出接口，所述第二温度信号输入接口用于输入炉内气氛的温度值，所述第二碳势信号输入接口用于输入第二碳势气体在炉内气氛中的含量，所述第二一氧化碳信号输入接口用于输入一氧化碳在炉内气氛中的含量；所述第二碳势输出接口用于输出所述第二碳势演算单元计算出的碳势；

所述模式设定单元分别与所述第一碳势信号输入接口、第一一氧化碳信号输入接口、第二碳势信号输入接口及第二一氧化碳信号输入接口连接；

所述模式选择单元用于：选择所述第一碳势气体的种类，所述第一碳势气体的种类包括氧气及二氧化碳；选择所述第一一氧化碳信号输入接口获取一氧化碳在炉内气氛中的含量的方式，所述第一一氧化碳信号输入接口获取一氧化碳在炉内气氛中的含量的方式包括固定值输入方式及动态值输入方式；选择所述第二碳势气体的种类，所述第二碳势气体的种类包括氧气及二氧化碳；选择所述第二一氧化碳信号输入接口获取一氧化碳在炉内气氛中的含量的方式，所述第二一氧化碳信号输入接口获取一氧化碳在炉内气氛中的含量的方式包括固定值输入方式及动态值输入方式。

2.如权利要求1所述的碳势演算器，其特征在于：所述主控制器还包括碳势比较单元，所述碳势比较单元分别与所述第一碳势演算单元及第二碳势演算单元连接，所述碳势比较单元用于获取所述第一碳势演算单元计算出的碳势与所述第二碳势演算单元计算出的碳势之间的差值的绝对值。

3.如权利要求2所述的碳势演算器，其特征在于：所述碳势比较单元包括偏差报警输出接口，当所述第一碳势演算单元计算出的碳势与所述第二碳势演算单元计算出的碳势之间的差值的绝对值超过预设警戒值时，所述偏差报警输出接口输出偏差报警信号。

4.如权利要求1至3任一项所述的碳势演算器，其特征在于，所述第一碳势演算单元还包括第一氨气信号输入接口，所述第一氨气信号输入接口用于输入氨气在炉内气氛中的含量；所述第二碳势演算单元还包括第二氨气信号输入接口，所述第二氨气信号输入接口用于输入氨气在炉内气氛中的含量。

5.如权利要求1至3任一项所述的碳势演算器，其特征在于：所述第一碳势输出接口及所述第二碳势输出接口输出1-5V的电压信号。

6.如权利要求1至3任一项所述的碳势演算器，其特征在于：所述第一碳势输出接口及所述第二碳势输出接口输出4-20mA的电流信号。