基于队列模型的电阻炉温度自动控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电阻炉温度控制方法技术领域，具体地说，涉及一种基于队列模型的电阻炉温度自动控制方法。
【背景技术】
[0002]在流动介质加热的应用中，介质流出电阻炉的出口温度(即下文中的实测温度Tact)作为工艺被控对象，其需要稳定在一定温度，实际温差在上下限范围内。传统的温度控制方法主要为三种:1、电阻炉不分组，由控制器件(通常为PLC)控制可控硅调压或固态继电器投切；2、电阻炉分多组，全部采用接触器投切，其中一组由控制器件(通常为PLC)控制投切;3、电阻炉分多组，其中一组由控制器件(通常为PLC)控制可控硅调压或固态继电器投切，其余组采用接触器投切。
[0003]上述方法各有优缺点:方法I中，可实现温度的精准控制，温差范围小，但元器件成本高昂、可靠性较低，而且容易产生谐波，特别当电阻炉装机容量较大时，电流谐波含量容易超标;方法2中，元器件成本低，但温差范围较大，而且其中一组接触器由于投切频繁容易导致触点烧毁，影响可靠性;方法3中，结合了方法I与2的优点，在电阻炉装机容量不高时具有较高的性价比，但当电阻炉装机容量很高(比如在100kW以上)时，成本依旧很高，而且当可控硅或固态继电器故障时，便无法实现温度的调节，可靠性较低。
【发明内容】
[0004]本发明的内容是提供一种基于队列模型的电阻炉温度自动控制方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
[0005]根据本发明的基于队列模型的电阻炉温度自动控制方法，其包括以下步骤:
[0006](I)均匀分组，将单台电阻炉内的所有加热器件按加热功率等分为N组，任一组加热器件均通过一开关器件接入电源，所有开关器件均由一控制器件控制通断；
[0007](2)定义自控制器件处输入的设定温度为Tset，定义自控制器件处采集的实测温度为Tact，定义任一组加热器件的切除等分温度为ATh，定义任一组加热器件的投入等分温度为A Tl;
[0008](3)计算所需投入或切除加热器件的组数，当Tact<Tset时，定义所需投入加热器件的组数为B，当Tact>Tset时，定义所需切除加热器件的组数为E，其中，
[0009]B=min(round[(Tset-Tact)/ A Tl] ,N),
[0010]E=min(round[(Tact-Tset)/ Δ Th] ,N)；
[0011](4)投入或切除加热器件，定义所需投入加热器件的组号为χ，χ=1?N，定义所需切除加热器件的组号为y，y = l?N，其中，
[0012]投入指令为，
[0013]x=mod(x，N)+l，
[0014]切除指令为，
[0015]y =mod(y，N)+1，
[0016]上式中，整数变量X和y的初始值均为〃0〃，在电阻炉加热结束后，X和y复位为〃0〃，控制器件执行投入指令时，将与组号为X的加热器件对应的开关器件接入电源，控制器件执行切除指令时，将与组号为y的加热器件对应的开关器件与电源切断，
[0017]定义当前接入电源的加热器件组数为M，在控制器件的一个工作循环内，当Tact<Tset时，控制器件执行(max(B，M)-M)次投入指令，当Tact>Tset时，控制器件执行(Mnin(N-E，M))次切除指令。
[0018]本发明的方法中，能够将任一电阻炉中的加热器件(通常加热器件为电热丝)均匀分组，由控制器件按照队列模型对经分组的加热器件进行顺序投切，这使得，本发明相比传统方法具有更高的可靠性，易于维护，并且无谐波、温差较小、成本较低。
[0019]本发明的方法，通过步骤(3)的操作，使得在控制器件的每个工作周期中，都能够对根据设定温度Tset和实测温度为Tact对所需投入或切除加热器件的组数进行计算，从而控制器件在每个工作周期内都能够对电阻炉进行实时调整，这使得，本方法能够较佳地克服外部扰动。其次，通过步骤(4)的操作，使得每组加热器件能够轮流进行投入或切除，从而能够有效降低单个开关器件的动作频次，使得本发明能够具有更佳的可靠性。另外，本发明中，由于每组加热器件的投切回路相同，从而使得任一组加热器件的替换性强，在某一组加热器件无法正常工作时，通过步骤(4)的操作能够较佳地跳过该故障加热器件并对下一组加热器件进行操控，从而使得采用本发明方法的电阻炉，工作稳定性和可靠性高且易于维护。
[0020]本发明提供的方法不仅适用于气体加热，也适用于液体等流动介质的加热温度自动控制。
[0021 ]作为优选，步骤(2)中，定义温度高连锁值为Th，定义温度低连锁值为Tl，其中，
[0022]ATh= (Th-Tset)/N，
[0023]Δ Tl = (Tset-Tl )/N。
[0024]本发明的方法能够将切除等分温度为△Th与温度高连锁值为Th进行关联，能够将投入等分温度为A Tl与温度低连锁值为Tl进行关联。其中，温度高连锁值为Th表示，当实测温度为Tact达到Th时即将该电阻炉整体切除，即将所有组加热器件均从电源处断开;温度低连锁值为Tl表示，当实测温度为Tact达到Tl时即将电阻炉整体投入，即将所有组加热器件均接入电源处。通过上述设定，使得本发明的方法具备更佳的工作可靠性。
[0025]作为优选，控制器件采用PLC、DCS或单片机。
[0026]本发明提供的方法中，控制器件能够为任一种以顺控方式进行工作的数字信号处理器件，诸如单片机、PLC、DCS等。
[0027]作为优选，开关器件采用接触器。
【附图说明】
[0028]图1为实施例1中所有加热器件的与控制器件、开关器件以及电源间的连接关系示意图。
【具体实施方式】
[0029]为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
[0030]实施例1
[0031]如图1所示，本实施例提供了一种基于队列模型的电阻炉温度自动控制方法，其包括以下步骤:
[0032](I)均匀分组，将单台电阻炉内的所有加热器件按加热功率等分为N组，任一组加热器件均通过一开关器件接入电源，所有开关器件均由一控制器件控制通断；
[0033](2)定义自控制器件处输入的设定温度为Tset，