CN219624517U - 具备边界安全智能防护与能效监管的热处理自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了具备边界安全智能防护与能效监管的热处理自动控制装置，包括若干台3D工业扫描设备、工件体积识别服务器，所有3D工业扫描设备均与工件体积识别服务器连接，工件体积识别服务器与热处理总控制器连接，热处理总控制器分别通过相应的继电器等设备匹配对应的外围控制电路后，与送料台车电机配电柜、热处理炉炉门电机配电柜、燃料控制箱、点火系统控制箱、吹扫风机电机配电柜连接；所有设备通过统一的电源接线端子排接供电电源。本实用新型可以扫描待热处理工的尺寸及体积信息，根据扫描得到的工件体积进行判定，通过判定结果实现热处理炉的安全保护与节能监管。

Description

具备边界安全智能防护与能效监管的热处理自动控制装置

技术领域

本实用新型涉及金属热加工工艺技术领域，特别是一种具备边界安全智能防护与能效监管的热处理自动控制装置。

背景技术

热处理是将工件进行加热、保温、冷却后获取预期性能的金属热加工工艺。在传统的热处理送料流程中，将工件送入台车后，主要通过人工简单判断工件体积或者尺寸后，直接送入热处理炉。热处理控制系统与工件之间的形成了信息孤岛，既缺乏对待处理工件体积的自动测量，也缺少对热处理的边界保护与热处理炉使用的能源监管，这就容易造成在送料过程中工件与热处理炉侧壁设备的擦挂，甚至碰撞损毁事故，同时在入炉管理上也容易造成“大炉烧小件”的能源浪费。

发明内容

为了克服现有热处理控制系统与工件之间的信息孤岛造成可能存在的工件与热处理碰撞或者“大炉烧小件”的能源浪费，本实用新型提供了一种用于大型热处理炉的安全保护与节能监管装置，该装置不仅能自动检测待热处理工件的体积，还能根据工件体积的判定结果实现台车送料入炉的安全保护控制与热处理炉的点火控制保护，实现热处理炉的安全保护与节能监管。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

具备边界安全智能防护与能效监管的热处理自动控制装置，包括若干台3D工业扫描设备和工件体积识别服务器连接，所有3D工业扫描设备均与工件体积识别服务器连接，工件体积识别服务器与热处理总控制器连接，热处理总控制器分别与送料台车电机控制继电器、热处理炉炉门电机控制继电器、热处理总控制器的模拟量输出模块、点火系统控制继电器、吹扫风机启停继电器连接；所述送料台车电机控制继电器、热处理炉炉门电机控制继电器、热处理总控制器的模拟量输出模块、点火系统控制继电器、吹扫风机启停继电器分别通过对应的外围控制电路与送料台车电机配电柜、热处理炉炉门电机配电柜、燃料控制箱、点火系统控制箱、吹扫风机电机配电柜连接；所述3D工业扫描设备、工件体积识别服务器、热处理总控制器、外围控制电路均通过电源接线端子排接供电电源。

所述3D工业扫描设备均安装于送料台车的侧上方，具体安装数量根据工件复杂程度来确定，通常至少应该有两台，充分对待加热工件进行扫描，以保证扫描完整可以得到待热处理工件的体积。

所述3D工业扫描设备包括的支架、工业3D扫描仪，所述工业3D扫描仪的精度不高于0.5mm。其中，工业3D扫描仪以待加热工件中心对称布置，通过支架固定。例如，安装四台工业扫描设备时，工业扫描设备可以呈对角布置，通过支架固定。

所述工件体积识别服务器通过以太网或光纤等介质与3D工业扫描设备与连接。

所述工件体积识别服务器与热处理总控制器通过以太网介质进行连接。

所述热处理总控制器匹配有电源转换模块。

总体而言，所述热处理自动控制装置配置有操作台，所述3D工业扫描设备、工件体积识别服务器、热处理总控制器、外围控制电路均连接至操作台，操作台控制3D工业扫描设备、工件体积识别服务器、热处理总控制器、外围控制电路的工作启停。进一步的，所述操作台配置有对应工件体积识别服务器、热处理总控制器的操作台显示屏。

所述热处理总控制器采用PLC模块实现。

本实用新型的工作原理是：

首先，通过3D工业扫描设备对待加热工件进行扫描，扫描信号接入工件体积识别服务器，该系统通过图像视觉算法识别待加热工件的长、宽、高、体积等，然后根据实际情况判断加热工件尺寸与体积是否达标（过大或过小均不达标），将其判断结果通过通信分别送入热处理控制系统与送料台车的控制系统；

当待加热工件尺寸与体积均达标时，启动送料台车可以入炉，打开热处理炉门，并根据热处理工艺依次打开吹扫风机、燃料管路电磁阀、点火系统，并根据设定温度曲线，控制喷嘴控制升温；

当待加热工件尺寸过大时，不允许启动送料台车入炉，炉门不允许打开，避免发生碰撞与擦挂事故；当待加热工件体积过小时，允许启动送料台车入炉，但不允许启动点火系统，不允许打开燃料电磁阀，避免发生能源浪费。

通过上述技术方案的实现，本实用新型的有益效果为：

在热处理工艺中，增加了待加热工件的工件体积识别服务器，这样既实现了热处理炉的预防碰撞安全保护，也实现了热处理炉的用能自动监管，达到了节能与安全的目的。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构图。

其中，附图标记为：1-3D工业扫描设备，2-工件体积识别服务器，3-热处理总控制器，4-电源转换模块，5-送料台车电机控制继电器，6-热处理炉炉门电机控制继电器，7-热处理总控制器的模拟量输出模块，8-点火系统控制继电器，9-吹扫风机启停继电器，10-送料台车电机配电柜，11-热处理炉炉门电机配电柜，12-燃料控制箱，13-点火系统控制箱，14-吹扫风机电机配电柜，15-送料台车，16-热处理炉炉门，17-燃料控制电磁阀，18-点火系统，19-吹扫风机，20 –外围控制电路，21-操作台操作按钮，22-电源接线端子排，23-供电电源，24-操作台显示屏一，25-操作台显示屏二。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供了一种具备边界安全智能防护与能效监管的热处理自动控制装置。该装置通过电源接线端子排22与外部供电电源23连接获取电源，分别为3D工业扫描设备1、工件体积识别服务器2、外围控制电路20等供电；所述热处理总控制器3（通过PLC模块实现）通过电源转换模块4获取所需电源。

所述3D工业扫描设备1的安装：一般将工业扫描模块呈斜对角的方式，用支架固定安装在送料台车的侧上方。3D工业扫描设备1的具体数量，根据工件复杂程度来确定，不少于两台。

所述工件体积识别服务器2通过以太网或光纤等介质与3D工业扫描设备1与连接，并通过TCP/IP或其他协议进行图像数据交互。

所述工件体积识别服务器2通过图像视觉识别算法进行工件的尺寸与体积扫描，获取准确的工件尺寸（包括长，宽，高，直径等数据）并进行体积计算；并根据系统预设的炉门尺寸（长，宽，高）、允许的最小热处理体积等参数比较，判断待加热工件尺寸是否达标。

所述工件体积识别服务器2与热处理总控制器3通过以太网介质进行连接，并通过ModbusTCP等相关协议将待加热工件尺寸是否达标的结果推送至热处理总控制器3。

按照图1所示，所述热处理总控制器3预装了加热处理自动控制程序，并根据从工件体积识别服务器2获取的待加热工件尺寸是否达标的结果数据，进行综合逻辑判断，控制吹扫风机启停继电器9、送料台车电机控制继电器5、热处理炉炉门电机控制继电器6、燃料控制信号（即PLC的模拟量输出模块7的模拟量输出信号4-20mA）、点火系统控制继电器8、喷嘴控制信号（即PLC的模拟量输出模块7的模拟量输出信号4-20mA）等设备并结合外围控制电路20实现对吹扫风机19（启动/停止）、送料台车15（进/退）、热处理炉炉门16（开启/关闭）、燃料阀门（开启/关闭）、点火系统18（启动/停止）、喷嘴（开启/关闭、调节）等的自动控制，以此实现加热处理的自动控制。

所述外围电路与外部的送料台车电机配电柜10、热处理炉炉门电机配电柜11、燃料控制箱12、吹扫风机电机配电柜14、点火系统控制箱13、吹扫风机控制箱等通过电缆连接，分别控制送料台车电机配电柜10的接触器与软启动器、热处理炉炉门电机配电柜11的接触器、燃料控制电磁阀17、吹扫风机电机配电柜14的接触器、点火系统控制箱13内的点火系统控制继电器8、吹扫风机控制箱内的接触器等，以此实现送料台车15（进/退）、热处理炉炉门16（开启/关闭）、燃料阀门（开启/关闭）、吹扫风机19（启动/停止）、点火系统18（启动/停止）、喷嘴（开启/关闭、调节）等的单独手动控制与急停保护。

操作台显示屏一24通过以太网或485通信线缆与热处理总控制器3连接，主要显示热处理炉的状态监测信号、包括工件温度、预设温度曲线，实际加热曲线、加热时长统计、参数设定、热处理炉预碰撞报警信号、能效监管报警、温度超限报警、加热超时报警等相关信息；

操作台显示屏二25通过以太网与工件识别系统连接，主要显示待加热工件的扫描图像信息，工件尺寸信息、计算结果等信息，便于操作人员与实际工件进行比较与查看；

操作台操作按钮21与外围电路通过电缆进行连接，主要用于手动启停加热工序、以及对吹扫风机19（启动/停止）、送料台车15（进/退）、热处理炉炉门16（开启/关闭）、燃料阀门（开启/关闭）、点火系统18（启动/停止）、喷嘴（开启/关闭、调节）等的单独手动控制与急停保护。

Claims (9)

1.具备边界安全智能防护与能效监管的热处理自动控制装置，其特征在于：包括若干台3D工业扫描设备（1）和工件体积识别服务器（2）连接，所有3D工业扫描设备（1）均与工件体积识别服务器（2）连接，工件体积识别服务器（2）与热处理总控制器（3）连接，热处理总控制器（3）分别与送料台车电机控制继电器（5）、热处理炉炉门电机控制继电器（6）、热处理总控制器（3）的模拟量输出模块（7）、点火系统控制继电器（8）、吹扫风机启停继电器（9）连接；所述送料台车电机控制继电器（5）、热处理炉炉门电机控制继电器（6）、热处理总控制器（3）的模拟量输出模块（7）、点火系统控制继电器（8）、吹扫风机启停继电器（9）分别通过对应的外围控制电路（20）与送料台车电机配电柜（10）、热处理炉炉门电机配电柜（11）、燃料控制箱（12）、点火系统控制箱（13）、吹扫风机电机配电柜（14）连接；所述3D工业扫描设备（1）、工件体积识别服务器（2）、外围控制电路（20）均通过电源接线端子排（22）接供电电源（23）；所述热处理总控制器（3）匹配有电源转换模块（4），电源转换模块（4）与电源接线端子排（22）连接，再接供电电源（23）。

2.根据权利要求1所述的热处理自动控制装置，其特征在于：所述3D工业扫描设备（1）均安装于送料台车（15）的侧上方。

3.根据权利要求1或2所述的热处理自动控制装置，其特征在于：所述3D工业扫描设备（1）的安装数量根据工件复杂程度确定，至少包括两台。

4.根据权利要求1所述的热处理自动控制装置，其特征在于：所述3D工业扫描设备（1）包括的支架、工业扫描模块，工业扫描模块以待加热工件中心对称布置，通过支架固定。

5.根据权利要求1所述的热处理自动控制装置，其特征在于：所述工件体积识别服务器（2）通过以太网或光纤与3D工业扫描设备（1）与连接。

6.根据权利要求1所述的热处理自动控制装置，其特征在于：所述工件体积识别服务器（2）与热处理总控制器（3）通过以太网介质进行连接。

7.根据权利要求1所述的热处理自动控制装置，其特征在于：所述热处理自动控制装置配置有操作台，所述3D工业扫描设备（1）、工件体积识别服务器（2）、热处理总控制器（3）、外围控制电路（20）均连接至操作台，操作台控制3D工业扫描设备（1）、工件体积识别服务器（2）、热处理总控制器（3）、外围控制电路（20）的工作启停。

8.根据权利要求7所述的热处理自动控制装置，其特征在于：所述操作台配置有对应工件体积识别服务器（2）、热处理总控制器（3）的操作台显示屏。

9.根据权利要求1所述的热处理自动控制装置，其特征在于：所述热处理总控制器（3）采用PLC模块实现。