专利名称：工业网络环境下的立式电加热炉智能化模糊温控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种温控系统，属于自动化控制领域，特别涉及一种用于工业网
络环境下的立式电加热炉智能化模糊温控系统。
背景技术：
随着科学技术的进步与发展，对热加工制品的质量和性能要求越来越高，其热加 工过程采用的电加热控制系统也在不断更新和完善。传统的电加热控制系统采用继电器控 制方式，自动化程度低、对电网冲击大、能耗及设备维护费高，一直制约着电加热系统的推 广和大范围应用。但由于电加热方式具有高效、节能、环保等优点，符合国家产业要求，对周 围环境影响较小，也深受广大企业的青睐和重视。特别是被广泛使用的、在以电炉为主要控 制对象的立式电加热炉上，同其它一些工业对象一样，它具有大滞后、非线性、强耦合等特 点，另外受控对象的热惰性大，升温快，降温慢，对于这类复杂的控制对象，仅用常规的PID 算法难以完成良好的控温任务。而缺乏了先进温控系统与之相配套，立式电加热炉在电加 热过程中均温过程的测量与控制就成为现有加热技术的一大难点，其后果也直接影响了产 品的加工质量和加工效率，阻碍了热加工制品的发展。如何改进和提高立式电加热炉热加 工过程的自动化控制程度，完善控制系统，使之符合现代化生产的需要，就成为本实用新型 要解决的问题。
发明内容鉴于上述现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种无触点控制下的以模糊控制
为核心思想的立式电加热炉智能温控系统。 本实用新型是通过以下技术方案来实现的 工业网络环境下的立式电加热炉智能化模糊温控系统，包括加热单元、检测单元 和功率单元，加热单元包括瓷套管和位于瓷套管外侧的加热元件，检测单元为热电偶，热电 偶连接在被加热元件上，功率单元与加热元件连通，功率单元负责加热元件的电流控制，还 包括PLC控制单元和上位机监控单元，PLC控制单元分别与功率单元、热电偶和上位机监控 单元连接，PLC控制单元接收热电偶信号后通过功率单元控制加热元件工作，上位机监控单 元通过以太网与PLC控制单元连接。 所述PLC控制单元包括电源模块以及与电源模块电连接的中央处理器、模拟量输 入模块和模拟量输出模块，模拟量输入模块和模拟量输出模块分别连接在中央处理器上， 外部热电偶和功率单元分别与模拟量输入模块和模拟量输出模块对应连通。中央处理器利 用模糊控制算法进行信息处理，模拟量输入模块用于输入信号处理的模糊量化和模糊化环 节，模拟量输出模块用于输出解模糊化的模糊判决环节。 所述上位机监控单元为一个或一个以上的计算机，计算机通过以太网与PLC控制 单元连通。 本实用新型所述的工业网络环境下的立式电加热炉智能化模糊温控系统，改变传统的加热方式和控制方式，将无污染、加热快的电加热过程与先进的计算机软、硬件技术完 美结合起来，依据PLC控制单元实现加热元件的智能控制，大大提高了加热过程的控制质 量和控制效率。整个结构简单方便，运行可靠，系统运行无噪音、无污染，可实现精确控温、 自动调节，具有高效节能、环保降耗等优点。
图1为本实用新型的结构示意框图。
具体实施方式
以下结合附图1对本实用新型做进一步的描述 本实用新型所述的工业网络环境下的立式电加热炉智能化模糊温控系统，包括加 热单元、检测单元、功率单元4、 PLC控制单元5和上位机监控单元6。 其中，加热单元包括瓷套管2和位于瓷套管2外侧的两套加热元件l，加热元件1 选用750W的电阻丝，电阻丝分别缠绕在瓷套管2外侧，电阻丝加热方便、快速、无污染。检 测单元为两个热电偶3，热电偶3连接在被加热元件12上，热电偶3可不断探测被加热元 件12两端的温度变化，保证温度掌握的准确性和及时性。功率单元4与电阻丝分别连通， 功率单元4负责对电阻丝进行电流调整和控制，以满足不同材料和加热过程的实际需要。 PLC控制单元5分别与功率单元4、热电偶3和上位机监控单元6连接，PLC控制 单元5包括电源模块8以及与电源模块8分别电连接的中央处理器9、模拟量输入模块10 和模拟量输出模块11。模拟量输入模块10和模拟量输出模块11分别连接在中央处理器9 上，并受中央处理器9的控制，外部的两个热电偶3分别与模拟量输入模块10连通，功率单 元4与模拟量输出模块11连通。模拟量输入模块10属于输入信号处理的模糊量化和模糊 化环节，其用于立式电炉的温度信号采集与处理，中央处理器9则利用模糊控制算法进行 具体数据计算，利用模糊控制规则，经模糊推理决策控制量，此处的控制规则是把人们的操 作经验总结归纳而成，模糊控制量经过解模糊化转换为精确控制量，通过模拟量输出模块 11完成解模糊后的精确控制信号输出，从而最终达到控制功率单元4工作进程的目的。 上位机监控单元6为两台计算机7，计算机7通过工业以太网与PLC控制单元5连 通，通过计算机7可以随时直观地了解和掌握加热过程的各个环节并作出判断，通过PLC控 制单元5完成加热过程的智能化控制。 加热过程中，被加热元件12悬空放置在瓷套管2内，操作PLC控制单元5通过功 率单元4对电阻丝进行加热控制，电阻丝产生的热量通过瓷套管2辐射到内部的被加热元 件12上，被加热元件12温度升高。热电偶3随时检测、采集被加热元件12的表面温度数 据并传送到PLC控制单元5的模拟量输入模块10上，模拟量输入模块10将采集的数据送 入中央处理器9，经中央处理器9进行模糊化处理，模糊算法计算后形成模糊控制量，经解 模糊处理后形成精确控制量，再经模拟量输出模块11输出精确控制量控制功率模块4进行 电流调整控制，从而自动完成电阻丝加热温度的智能化控制过程，依此循环进行，不断调整 和控制电阻丝的加热温度，保证了加热温度的可控性、准确性和及时有效性。
权利要求工业网络环境下的立式电加热炉智能化模糊温控系统，包括加热单元、检测单元和功率单元，所述加热单元包括瓷套管和位于瓷套管外侧的加热元件；所述检测单元为热电偶，热电偶连接在被加热元件上；所述功率单元与加热元件连通，功率单元负责加热元件的电流控制，其特征在于，还包括PLC控制单元和上位机监控单元，所述PLC控制单元分别与功率单元、热电偶和上位机监控单元连接，PLC控制单元接收热电偶信号后通过功率单元控制加热元件工作；所述上位机监控单元通过以太网与PLC控制单元连接。
2. 根据权利要求1所述的工业网络环境下的立式电加热炉智能化模糊温控系统，其特征在于，所述PLC控制单元包括电源模块以及与电源模块电连接的中央处理器、模拟量输入模块和模拟量输出模块，模拟量输入模块和模拟量输出模块分别连接在中央处理器上，外部热电偶和功率单元分别与模拟量输入模块和模拟量输出模块对应连通；所述中央处理器利用模糊控制算法进行信息处理；所述模拟量输入模块用于输入信号处理的模糊量化和模糊化环节；所述模拟量输出模块用于输出解模糊化的模糊判决环节。
3. 根据权利要求1所述的工业网络环境下的立式电加热炉智能化模糊温控系统，其特征在于，所述上位机监控单元为一个或一个以上的计算机，计算机通过以太网与PLC控制单元连通。
专利摘要本实用新型公开了一种工业网络环境下的立式电加热炉智能化模糊温控系统，包括加热单元、检测单元、功率单元、PLC控制单元和上位机监控单元，PLC控制单元分别与功率单元、检测单元和上位机监控单元连接，PLC控制单元接收检测单元信号后通过功率单元控制加热元件工作，上位机监控单元通过以太网与PLC控制单元连接。其控制方式将无污染、加热快的电加热过程与先进的计算机软、硬件技术完美结合起来，依据PLC控制单元实现加热元件的智能控制，采用模糊控制理论大大提高了控制质量和效率。整个结构运行可靠、无噪音、无污染，可实现精确控温、自动调节，具有高效节能、环保降耗等优点。
文档编号G05B19/418GK201540498SQ20092017997
公开日2010年8月4日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者吴雪涛, 李红星, 滕飞 申请人:北京联合大学