CN1235200A - 钢瓶热处理过程的智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢瓶热处理过程的智能控制系统,包括有工控机、温度传感器、A/D转换、通讯与控制模块等,采用智能化控制,将外围传感器得到的加热功率、瓶体温度、预热温度、通道温度等信息参量综合处理,再对原设定状态的参量进行修正,通过调整加热功率、加热时间和运行速度使钢瓶的热处理达到最佳的效果,本发明具有适应能力强、节能效果好、返瓶率低等的优点。
Description
本发明涉及电气自动化控制的技术领域，特别是钢瓶热处理过程的控制。
评价钢瓶热处理的质量是依靠水爆和机械性能试验来确定，这就是说钢瓶热处理除了消除瓶体在加工过程中产生的应力以外，还保证处理后的延伸率和机械强度均在国家标准范围以内，这就要求热处理过程不仅仅是将瓶体升到某一温度而已，它还十分讲究有一条合适的加温曲线和降温曲线，才能使钢瓶在热处理后不发生碎性爆破，而且既得到合适的延伸率又不使机械强度降低太多。因为中频加热是靠物体本身发热，各部分发热是不均匀的，冷却也不是一致的，与工件材质、几何尺寸(高度、厚薄)、加热功率、时间长短、冷却通道的长度和温度等诸多因素有关。传统的热处理中频炉的控制方式为：在一定功率下的简单时间控制，这样的控制精度差，由于材料变化、电网电压波动、气温变化都会使热处理效果不理想，特别是停炉或修炉以后，炉体所处的冷却状态不同，定时控制使前面的几十只钢瓶都要返回重新过炉，每天每台炉浪费电能上百千瓦小时，而且规范调整很麻烦，操作不便。
本发明专利的目的是克服传统控制的不足之处，提供一种在一定范围内，能根据各种条件、因素的变化，进行自动调控，使钢瓶的热处理按设定的升温、冷却曲线进行的智能控制系统。
本发明专利的技术方案是这样的：钢瓶热处理过程的智能控制系统，包括有工控机、温度传感器、A/D转换、通讯与控制模块等，特别之处是先状态设定，给工控机输入相应的四位BCD码，选定运行状态；通过温度传感器将采集到的环境温度、通道温度、预热温度等数据经A/D转换送入通讯与控制模块，由工控机处理后对状态设定的加热温度进行调整，确定钢瓶应达到的加热温度；然后根据加热功率的数据，工控机计算出相应的加热时间；再根据设定的应达到的加热温度与反馈的瓶体温度比较，及时调整加热时间；最后工控机通过调节加热功率、加热时间和钢瓶的运行速度，使钢瓶得到一个与数学模型相近的预热-升温-冷却的热处理过程。
下面结合附图和实施例对本发明的内容和优点作进一步说明。
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的控制程序框图；
图3是本发明的控制线路图。
参见图1、图2和图3，本发明的智能控制基于钢瓶热处理过程是预热温度、通道温度、环境温度、瓶体温度、加热温度、加热时间等因素的多元函数，针对钢瓶的某一确定材质和几何形状，可试验确定各种定量控制的数学模型，将上述应予考虑的变量输入控制系统(如图1所示)，由控制系统根据各种输入参量和反馈量自动调整、修正对钢瓶的加热时间，使钢瓶的温升曲线、冷却曲线能与数学模型最大限度地吻合。
状态设定是由四位BCD码输入得到十六种状态，各种状态的具体要求均已存入工控机内存中，它考虑了环境温度、通道温度、在通道中滞留的时间、使瓶体预热会达到一个什么温度，将设定加热温度及加热时调整，确定瓶体应达到的加热温度，又根据输入功率，计算出加热应有的时间，但还必须根据确定的温度及反馈的瓶体温度及时调整加热时间，因为考虑了预热与散热的效果，瓶体加热的温度不是一个定值，这要求智能控制描绘出合理的升温曲线与冷却曲线也不是唯一的，但最终的效果是最佳的。因此，控制过程中设定的十六种状态下运行过程也不是不变的，它会根据各种信息反馈自动调整加热时间，这就是智能控制的核心。
工控机外部还接有模拟量测量与运算及A/D转换、通讯与控制模块、温度传感器等，通讯与控制模块的输入量有加热功率、预热测温、冷却通道测温及瓶体测温等(如图3所示)，瓶体测温采用远红外测温仪，而非传统的热电偶，使采集的温度数据是真正的瓶体温度而非炉体温度，使控制更精确。控制系统一方面由预热温度、冷却通道温度对状态设定所确定的温度加以修正，当预热温度低时，加热时间延长，当通道温度低时，瓶体加热温度要适当提高，同时减缓运行速度，使瓶体在较低温度通道中缓慢通过时，使两个端部温度走向均匀。另一方面，由状态设定及预热温度与冷却温度所确定的瓶体加热温度是靠输入加热功率与加热时间之积而得到的，当电网波动使输入加热功率变化时，加热时间也相应变化，工控机将累积所输入的加热能量，计算预热、通道等吸收、散失的能量，与瓶体温度比较再将信息反馈，对加热时间予以修正，最终得到一个合理的预热-升温-冷却的全过程控制，本系统所确定的时间精度为0.1S，温度精度为±1℃。
综上所述，本发明的智能控制系统使钢瓶的热处理过程能与设定的数学模型基本吻合，令钢瓶热处理后的延伸率、强度等都在国家标准范围内，合格率达100％，大大减少返瓶率，而且对于环境因素的变化能自动调整，具有适应能力强、节能效果好、热处理质量高等的优点。
Claims (3)
1、钢瓶热处理过程的智能控制系统，包括有工控机、温度传感器、A/D转换、通讯与控制模块等，其特征在于：
a．状态设定，给工控机输入相应的四位BCD码，选定运行状态；
b．通过温度传感器将采集到的环境温度、通道温度、预热温度等数据经A/D转换送入通讯与控制模块，由工控机处理后对状态设定的加热温度进行调整，确定钢瓶应达到的加热温度；
c．根据加热功率的数据，工控机计算出相应的加热时间；
d．再根据设定的应达到的加热温度与反馈的瓶体温度比较，及时调整加热时间；
e．最后工控机通过调整加热功率、加热时间和钢瓶的运行速度，使钢瓶得到一个与数学模型相近的预热-升温-冷却的热处理过程。
2、根据权利要求1所述的智能控制系统，其特征是瓶体测温的传感器采用远红外测温仪。
3、根据权利要求2所述的智能控制系统，其特征是应达到的加热温度所需的能量是由加热功率与加热时间之积所得，由于电网的波动性，加热功率不断变化，工控机将累积所输入的加热能量，计算预热、通道等吸收、散失的能量，与瓶体温度比较，反馈对加热时间予以修正。
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1998
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