专利名称：一种热处理控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及金属材料热处理工艺控制技术领域，具体涉及一种热处理控制系统和控制方法。
背景技术：
在金属材料热处理行业中，金属材料的冶炼、退火与正火温度、淬火与回火温度等对于金属材料的组织、机械性能和加工性能都有着决定性的影响，因而加热炉的温度控制需要非常准确。现有热处理炉用的温度调节系统一般都是由感温元件、基地式仪表与执行器组成的定值单参数自动调节系统，热处理工艺通常都采用的是将炉温保持在一个给定数值的控制方案。实际使用过程中，加工件的热处理过程一般比较复杂，需分多个阶段且在不同的温度条件下对加工件进行热处理，因而温度调整次数比较频繁。如果在热处理过程中温度控制不准确，很容易出现“过热”现象，当温度超过预设温度，其原子的扩散移动很容易进行，晶粒也因此而增大，产生粗大的奥氏体晶粒，而粗大的奥氏体晶粒在以后冷却下会变得同样粗大晶粒的转变产物，从而使钢的机械性能，特别是冲击韧性值显著下降，引起淬火过程变形或开裂现象。现有技术中，热处理技术主要是监测记录加热炉的温度，然后发出提示，人们收到提示后，人工对热处理的下一步进行操作。这样的技术自动化程度不高，而且温度控制不准确，导致生产效率低，热处理质量不达标，而且浪费资源，增加了成本。
发明内容
本发明实施例提供一种可根据输入的工艺温度曲线准确控制加热炉温度的热处理控制系统及其控制方法，以解决热处理过程中加热炉温度控制不准确的问题。为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的:本发明所述一种热处理控制系统，包括用于显示加热炉温度的触摸屏、与触摸屏连接的控制器和放置在加热炉内并且与控制器连接的一个或多个温度传感器，所述控制器与加热炉之间连接有用于调节加热炉温度的变频器；所述控制器用于控制所述变频器调节加热炉温度。进一步的，所述控制器包括用于检测温度的温度监测模块、数模转换模块和模数转换模块。进一步的，为了更灵活控制加热炉的温度，所述的变频器为电压/频率全分离变频器。进一步的，所述放置在加热炉内的温度传感器为K型热电偶或J型热电偶。一种热处理控制方法，包括:控制器将接收到的温度数据发送至变频器；所述变频器按照所述温度数据对加热炉的温度进行调节；控制器 监测加热炉的温度，当所述加热炉温度值等于接收到的温度数据时，所述控制器控制变频器停止对加热炉温度进行调节。所述控制器控制所述变频器对所述加热炉温度进行调节，包括:当所述加热炉温度高于所述接收到的温度数据时，所述控制器控制所述变频器将所述加热炉温度降低，或，当所述加热炉温度低于所述接收到的温度数据时，所述控制器控制所述变频器将所述加热炉温度升高。所述控制器通过所述加热炉内的温度传感器实时或定时监测所述加热炉的温度。在所述控制器将接收到的温度数据发送至变频器之前，包括:所述控制器根据所述温度数据绘制温度曲线，并将所述温度曲线显示在触摸屏上。与现有技术相比，本发明的有益效果是:1、通过触摸屏输入温度曲线的关键点，经过数模转换，形成工艺曲线输出，可与原工艺处理曲线进行比较控制、分析，提高热处理控制质量。2、采用变频器中电压/频率全分离技术，对炉体功率温度进行实时调节，减少了能量的损耗，达到节能的目的，并且保证了热处理的质量。3、变频器、控制器和A/D、A/D模块组成闭环反馈控制，再利用控制器的PID控制，更准确地控制炉体温度。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明，其中:图1是本发明实施例一的系统控制图；图2是本发明实施例一中控制器及模块输入/输出(Input/Output, I/O)接线图；图3是本发明实施例一的炉体运行及控制信号主控图；图4是9Mn2V模具钢球化退火工艺曲线图。图中:1_触摸屏，2-控制器，21-温度监测模块，22-数模转换模块，23-模数转换模块，3-变频器，4-加热炉，5-K型热电偶。
具体实施例方式如图1 图3所示，本发明所述一种热处理控制系统，包括触摸屏1、通过串口(例如RS242或RS244)与触摸屏I连接的控制器2、通过串口与控制器2连接的变频器3和放置于加热炉4内不同位置并且与控制器连接的K型热电偶6。所述控制器2包括温度监测模块21、数模转换模块22和模数转换模块23，例如，可以采用汇川H2U-2624，需要说明的是，本发明实施例包括但不限于上述提供的控制器，任何带有温度监测21模 块、数模22和模数转换模块23的控制器均可以作为本发明实施例的控制器；所述变频器3具有电压/频率全分离技术，例如，可以采用MD380，需要说明的是，本发明实施例包括但不限于上述提供的变频器，任何带有电压/频率全分离技术的变频器都可作为本发明实施例中的变频器；所述变频器3与控制器2和温度传感器5组成闭环反馈控制。所述温度传感器5为K型热电偶，该温度传感器5与温度监测模块31相连接。根据图1 图3所示，连接H2U-2624控制器2和MD380变频器3，H2U-2624控制器2的YlO端通过空气开头KM1，与MD380变频器3的电源输入端R、S、T连接；通过空气开头KM2，与MD380变频器3的负载输出端U、V、W连接；H2U_2624控制器2的Y17端与MD380变频器3的DIl端子连接，H2U-2624控制器2的COM5端与MD380变频器3的GND端子连接。而MD380变频器3的Al2与模数转换模块连接，形成闭环控制电路。下面以9Mn2V模具钢的球化退火工艺为例，对本发明所述一种热处理控制系统的工作方法进行说明:如图4所示，其中723V为Acl温度，即珠光体向奥氏体转变的开始温度，AB的时间间隔为3小时，CD的时间间隔为6小时，首先根据9Mn2V模具钢的球化退火工艺曲线图，将工艺曲线上的760°C、723°C、700°C和500°C这几个温度关键点通过触摸屏I输入，输入之后显示屏上显示出工艺温度的曲线，并且将该温度数据经过串口(例如RS232、RS485等)输送至控制器，控制器输出信号给变频器，从而对加热炉4进行加热，炉温上升到780°C，经过可编程处理器3的PID调节，炉温下降至760°C，然后再加热至780°C，再下降至760°C，如此循环3小时。开始停电，进行自然降温至680°C后控制器再发出控制命令，启动变频器3工作，当温度上升至700°C后，通过可编程处理器3的PID调节，使炉温降为680°C后再升温7000C，如此循环6小时，然后自然降温到500°C，打开门，让加热炉自然冷却，过程结束。如图2 图3所示，炉体加热运行过程，合上QFl空气开关，触摸屏、变频器MD380、控制器H2U-2624及相关的模块开始工作，炉体开始升温，温度监测模块21中的温度传感器5反馈温度模拟量，经控制器2·进行模数处理，处理结果通过D/A模块22及A/D模块23进行模数输出，其中D/A输出的模拟信号与MD380的Al2组成闭环反馈控制电路，再由MD380的V/F全分离技术和H2U-2624的PID控制调节，使其输出信号增加，加大MD380的电压输出，使炉体温度得到快速上升。在加热过程中，控制器根据工艺曲线的温度数据以每0.2
0.5秒输出一次调整信号，此信号与H2U-2624控制器2、温度传感器5、MD380变频器3等形成系统闭环控制，当达到目标值后，可编程控制品3经过PID运算，使其输出信号减小，MD380的输出信号随之减小，从而使加热炉4的温度下降，经过实时监测到的温度与原来输入的工艺温度曲线对比，持续发出调整信号，能灵活、准确地控制加热炉4的温度，提高热处理的质量，节约了能源，简化了操作，提高了生产效率，本发明能广泛应用于热处理技术领域。本实施例所述一种热处理控制系统的其它结构参见现有技术。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种热处理控制系统，包括用于显示加热炉温度的触摸屏、与触摸屏连接的控制器和放置在加热炉内并且与控制器连接的一个或多个温度传感器，其特征在于:所述控制器与加热炉之间连接有用于调节加热炉温度的变频器；所述控制器用于控制所述变频器调节加热炉温度。
2.根据权利要求1-3任一项所述的热处理控制系统，其特征在于，所述控制器包括用于检测温度的温度监测模块、数模转换模块和模数转换模块。
3.根据权利要求1-3任一项所述热处理控制系统，其特征在于:所述的变频器为电压/频率全分离变频器。
4.根据权利要求1所述热处理控制系统，其特征在于:所述触摸屏与控制器通过串口连接，所述控制器与变频器通过串口连接。
5.根据权利要求1所述热处理控制系统，其特征在于:所述温度传感器为K型热电偶或J型热电偶。
6.一种热处理控制方法，其特征在于，包括: 控制器将接收到的温度数据发送至变频器； 所述变频器按照所述温度数据对加热炉的温度进行调节； 控制器监测加热炉的温度，当所述加热炉温度值等于接收到的温度数据时，所述控制器控制变频器停止对加热炉温度进行调节。
7.根据权利要求6所述的热 处理控制方法，其特征在于，所述控制器控制所述变频器对所述加热炉温度进行调节，包括: 当所述加热炉温度高于所述接收到的温度数据时，所述控制器控制所述变频器将所述加热炉温度降低，或， 当所述加热炉温度低于所述接收到的温度数据时，所述控制器控制所述变频器将所述加热炉温度升高。
8.根据权利要求6所述的热处理控制方法，其特征在于，所述控制器通过所述加热炉内的温度传感器实时或定时监测所述加热炉的温度。
9.根据权利要求6所述的热处理控制方法，其特征在于，在所述控制器将接收到的温度数据发送至变频器之前，包括: 所述控制器根据所述温度数据绘制温度曲线，并将所述温度曲线显示在触摸屏上。
全文摘要
本发明公开了一种属于金属冶炼热处理技术领域的热处理控制系统及其控制方法，包括触摸屏、与触摸屏连接的控制器和具有V/F全分离技术的变频器，所述控制器带有温度监测模块、数模转换模块和模数转换模块，可在触摸屏上输入的几个温度关键点，经过描绘处理，转变为温度曲线，控制器储存温度信息，然后将控制信号输出至变频器，通过变频器的V/F分离技术，控制器的PID智能控制，准确地控制加热炉的温度，以更好地完成金属材料热处理工艺，避免了热处理过程中加热过度或者加热不足，让金相组织不完全转化，从而影响材料的机械性能的问题，由于控制准确，节约了热处理的时间，同时减少了能源的浪费。
文档编号C21D11/00GK103243214SQ20131016481
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月7日 优先权日2013年5月7日
发明者王建军, 温惠萍, 刘荣京, 贺秀英, 李集祥, 肖南京 申请人:韶关市第二高级技工学校实习工厂