CN207718250U - 一种电阻炉温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及温度控制技术领域，尤其涉及一种电阻炉温度控制系统。本实用新型通过直接将控制器与传感器和执行机构电性连接，从而实现了对电阻炉炉温的直接控制，无需人工干涉，以控制器为中心，通过传感器对温度参数进行采集，并通过变送器对信号进行转换，控制器对内部信息进行定期计算和处理，并通过控制器控制执行机构的开关进行炉温控制，实现了电阻炉炉温控制智能化、自动化。

Description

一种电阻炉温度控制系统

技术领域

本申请涉及温度控制技术领域，尤其涉及一种电阻炉温度控制系统。

背景技术

近几年来，在我国以信息化带动的工业化正在蓬勃发展，温度已成为工业对象控制中一种重要的参数，特别是在冶金、化工、机械等各类工业中，广泛使用各种加热炉、热处理炉、反应炉等。由于炉子的种类及原理不同，因此所采用的加热方法及燃料也不同，如煤气、天然气、油电等。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，选用的燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等；控制方案有直接数字控制(DDC)，推断控制，预测控制，模糊控制(Fuzzy)，专家控制(Expert Control)，鲁棒控制(Robust Control)，推理控制等。

随着工业技术的不断发展，传统的控制方式以不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于他主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。

现有技术中，人们是通过模拟仪表对炉温进行控制，采用人工手动操作，依据个人的工作经验和控制系统返回的数据来调节相应的设备，控制效果不太理想，生产也不稳定。到了50年代，随着计算机的出现，人们开始在工厂、实验室或其它测试环境中用计算机进行数据采集和处理。此时的计算机只起到“离线”的应用，且计算机与过程装置之间没有任何物理上的连接。

实用新型内容

本申请提供一种电阻炉温度控制系统，以解决现有技术中炉温控制需要人工手动操作，落后，费时费力的问题。

为此，本实用新型提供了下述技术方案：一种电阻炉温度控制系统，其至少包括，电阻炉，其特征在于：所述电阻炉内设置安装了传感器；所述电阻炉外还设置安装了温度控制装置；所述温度控制装置包括变送器、控制器和执行机构；所述传感器与所述变送器电连接；所述变送器与所述控制器电连接；所述控制器与所述执行机构电连接。

进一步地，所述温度控制装置还包括键盘、显示器和报警器；所述键盘、显示器和报警器分别与所述温度控制装置电连接。

进一步地，所述传感器为热电偶或热电阻。

进一步地，所述执行机构为控制阀或变压器。

进一步地，所述控制器包括8031单片机和A/D转换器；所述8031单片机与A/D转换器电连接；所述A/D转换器与所述变送器电连接。

进一步地，所述报警器为声光报警器。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：本实用新型通过直接将控制器与传感器和执行机构电性连接，从而实现了对电阻炉炉温的直接控制，无需人工干涉，以控制器为中心，通过传感器对温度参数进行采集，并通过变送器对信号进行转换，控制器对内部信息进行定期计算和处理，并通过控制器控制执行机构的开关进行炉温控制，实现了电阻炉炉温控制智能化、自动化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电阻炉温度控制系统的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种电阻炉温度控制系统中单片机与A/D转换器的连接关系示意图。

图3为本申请实施例提供的一种电阻炉温度控制系统中的A/D转换器结构示意图。

具体实施方式

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请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，对于本领域普通技术人员而言，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。

如图1所示，一种电阻炉温度控制系统，其至少包括，电阻炉，其特征在于：所述电阻炉内设置安装了传感器；所述电阻炉外还设置安装了温度控制装置；所述温度控制装置包括变送器、控制器和执行机构；所述传感器与所述变送器电连接；所述变送器与所述控制器电连接；所述控制器与所述执行机构电连接。

作为本实施例技术方案的一大改进，所述温度控制装置还包括键盘、显示器和报警器；所述键盘、显示器和报警器分别与所述温度控制装置电连接。

作为本实施例技术方案的一大改进，所述传感器为热电偶或热电阻。

作为本实施例技术方案的一大改进，所述执行机构为控制阀或变压器。

作为本实施例技术方案的一大改进，如图2所示，所述控制器包括8031单片机和A/D转换器；所述8031单片机与A/D转换器电连接；所述A/D转换器与所述变送器电连接。

作为本实施例技术方案的一大改进，所述报警器为声光报警器。

尽管科学在日新月异的飞速发展,控制手段也在不断的向前进步,智能化、集成度、开放性、可靠度越来越高,目前常用的控制方式有PLC、DCS系统、现场总线控制系统、开放式控制系统等,它们的功能越来越强大、性能越来越完善,比如说控制精度、抗干扰能力、防爆性等都有了很大的提高,但是各种控制方式最基本的思想是一致的。

由传感器(热电偶/热电阻)检测炉内实际温度后,经过热电偶温度变送器转换为4-20mA的直流电流信号送往控制器中的调节器,调节器对炉温的测量值与给定值进行比较,根据偏差进行比例、积分、微分运算后,(其输出为统一标准电流信号4-20mA)其输出信号去控制执行机构的动作,执行机构的动作改变变压器的供电电压,从而实现了对电阻炉温度的控制。

具体的说，电阻炉；被控对象电阻炉是实验室所用的管式电阻炉,该种电阻炉供实验室、工矿企业、科研单位进行化学分析、物理测定、加热时使用。

所述变压器是改变交流电压的设备。它是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成,跟电源相连的线圈叫原线圈(也叫初级线圈),另一个跟负载相连的叫副线圈(也叫次级线圈),铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。互感现象是变压器工作的基础。原线圈上加交变电压,原线圈中就有交变电流,在铁芯中产生交变磁通量,原、副线圈中都要引起感应电动势。若副线圈是闭合的,则副线圈中就要产生交变电流,此交变电流也在铁芯中产生交变磁通量,在原、副线圈中同样要引起感应电动势。在原、副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象,叫互感现象.正是由于互感现象。才使得原、副线圈虽不相连,电能却可以通过磁场从原线圈到达副线圈。

在控制系统中,变压器是用来给电阻炉供电的,它与角行程电动执行器相连,通过执行器手柄的转动来改变变压器的供电电压,从而实现了调节炉温的作用。

热电偶工作原理

热电偶是一种感温元件,它把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。

热电偶是工业中常用的温度测温元件,具有如下特点:

(1)测量精度高:热电偶与被测对象直接接触,不受中间介质的影响。

(2)热响应时间快:热电偶对温度变化反应灵敏。

(3)测量范围大:热电偶从-40～+1600℃均可连续测温。

(4)性能可靠,机械强度好。使用寿命长,安装方便。

传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称,通常由敏感元件和转换元件组成，如热电偶。

当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器，传感器则是将物理信号转换为电信号的器件，过去常讲物理信号，现在其他信号也有了。一次仪表指现场测量仪表或基地控制表，二次仪表指利用一次表信号完成其他功能：诸如控制，显示等功能的仪表。

传感器和变送器本是热工仪表的概念。传感器是把非电物理量如温度、压力、液位、物料、气体特性等转换成电信号或把物理量如压力、液位等直接送到变送器。变送器则是把传感器采集到的微弱的电信号放大以便转送或启动控制元件。或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源。根据需要还可将模拟量变换为数字量。传感器和变送器一同构成自动控制的监测信号源。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。

如图2所示，单片机8031是一种速度快，功耗大的TTL型8位单片机。它片内无ROM，片内RAM容量为128B，最高频率为24MHz，小巧，价格便宜，且在中国市场最常见，应用最广泛。温度检测及变换电路把温度转换成电压信号，经A/D转换器转换为数字信号送人8031单片机中，并与给定值(对应着所要控制的温度值)进行比较，由输出脉冲信号控制执行机构中控制阀的双向可控硅的导通，以实现对电炉输出有效功率的调节

如图3所示，选用A/D转换器ADC0809，A/D转换器芯片ADC0809是8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右。

本实施例提供了一种电阻炉温度控制系统，考虑到该电阻炉温度高，要求炉温的控制精度也高，所以在选取硬件时也做了一定处理，测温元件采用精度高、稳定性好的热电偶或热电阻，由于电阻炉比较小，故只用一支热电偶或热电阻测温，在A/D转换上选用

8位A/D转换芯片ADC0809，从硬件上保证了测温精度，为提高控温精度打下了基础，利用8031单片机构成了控制器，实现了实时控制。并采用8155构成键盘显示接口。硬件的选取上有效的降低了成本，构成了能满足要求、性能价格比高的温度控制系统。

综上，本实用新型通过直接将控制器与传感器和执行机构电性连接，从而实现了对电阻炉炉温的直接控制，无需人工干涉，以控制器为中心，通过传感器对温度参数进行采集，并通过变送器对信号进行转换，控制器对内部信息进行定期计算和处理，并通过控制器控制执行机构的开关进行炉温控制，实现了电阻炉炉温控制智能化、自动化。

需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种电阻炉温度控制系统，其至少包括，电阻炉，其特征在于：所述电阻炉内设置安装了传感器；所述电阻炉外还设置安装了温度控制装置；所述温度控制装置包括变送器、控制器和执行机构；所述传感器与所述变送器电连接；所述变送器与所述控制器电连接；所述控制器与所述执行机构电连接。

2.根据权利要求1所述的一种电阻炉温度控制系统，其特征在于：所述温度控制装置还包括键盘、显示器和报警器；所述键盘、显示器和报警器分别与所述温度控制装置电连接。

3.根据权利要求1所述的一种电阻炉温度控制系统，其特征在于：所述传感器为热电偶或热电阻。

4.根据权利要求1所述的一种电阻炉温度控制系统，其特征在于：所述执行机构为控制阀或变压器。

5.根据权利要求1所述的一种电阻炉温度控制系统，其特征在于：所述控制器包括8031单片机和A/D转换器；所述8031单片机与A/D转换器电连接；所述A/D转换器与所述变送器电连接。

6.根据权利要求2所述的一种电阻炉温度控制系统，其特征在于：所述报警器为声光报警器。