加热炉温控系统的制作方法
【专利摘要】加热炉温控系统，包括：用于采集炉内温度数据的测温热电偶、可编程序控制器、烧嘴控制器、空气电磁阀、燃气电磁阀、点火变压器、烧嘴和PC机；所述的可编程序控制器，包括模糊控制器、脉冲分频器，可编程序控制器分别与PC机、测温热电偶相连，所述的烧嘴控制器输入端与可编程序控制器的输出端相连，烧嘴控制器输出端分别与燃气管道上的燃气电磁阀、空气管道上的空气电磁阀、点火变压器相连，同时所述的烧嘴也与点火变压器及管道上的燃气电磁阀、空气电磁阀相连。其具有实时调节灵活，设计成本低，对温度控制精度高，均匀性好，节省燃料消耗等优点。
【专利说明】
加热炉温控系统
技术领域
[0001]本实用新型属于温度控制领域，尤其涉及一种基于模糊脉冲燃烧技术的加热炉温控系统。
【背景技术】
[0002]现今，工业加热炉对热处理产品质量要求日益提高，往往需要加热炉在燃烧过程中保持较高的控温精度、温度分布均匀、节省燃料消耗，同时降低控制系统硬件成本。传统的PID控制方法与连续燃烧相结合的控制方式渐渐无法满足一些工艺上的控制需求;在加热炉低负荷燃烧控制过程中，连续燃烧容易造成燃料燃烧不充分，气流流动性差，炉内温度场分布不均，导致热处理产品效果不佳。改进燃烧控制过程，寻求一种新的更加高效、稳定的燃烧控制方法一直是业界工程师不断努力的方向。目前工业现场大部分脉冲燃烧过程采用硬件分频设备实现，成本高，实时调节灵活性差。
【实用新型内容】
[0003]为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种加热炉温控系统，其具有实时调节灵活，设计成本低，对温度控制能力强，控制精度高，节省燃料消耗等优点。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型方案的技术要点是:加热炉温控系统，包括:用于采集炉内温度数据的测温热电偶、可编程序控制器、烧嘴控制器、空气电磁阀、燃气电磁阀、点火变压器、烧嘴和PC机;所述的可编程序控制器，包括模糊控制器、脉冲分频器，可编程序控制器分别与PC机、测温热电偶相连，所述的烧嘴控制器输入端与可编程序控制器的输出端相连，烧嘴控制器输出端分别与燃气管道上的燃气电磁阀、空气管道上的空气电磁阀、点火变压器相连，同时所述的烧嘴也与点火变压器及管道上的燃气电磁阀、空气电磁阀相连。
[0005]优选的，所述的烧嘴控制器和烧嘴有多个，且每个烧嘴控制器和对应的烧嘴之间均设有燃气管道上的燃气电磁阀、空气管道上的空气电磁阀、点火变压器。
[0006]优选的，所述的模糊控制器、脉冲分频器以模块形式存于可编程序控制器中，模糊控制器输出作为脉冲分频器的输入，脉冲分频器的输出作为多个烧嘴控制器的输入。
[0007]优选的，所述模糊控制器和脉冲分频器采用PLC为基件。
[0008]优选的，所述的模糊控制器为双输入单输出结构。
[0009]优选的，所述模糊控制器又包括:温度偏差计算单元、偏差模糊化单元、规则设计及选择单元、模糊推理单元、模糊输出单元、输出量化单元。
[0010]作为进一步优选的，脉冲分频器包括:烧嘴工作周期设定单元、烧嘴空闲时间计算单元、烧嘴启动时序单元。
[0011 ]作为进一步优选的，多个烧嘴，通过PLC内的脉冲分配器控制，只工作于通断状态。
[0012]作为进一步优选的，加热炉运行状态通过PC机实时监控。
[0013]本实用新型与现有技术相比有益效果在于:其具有调节灵活，设计成本低，对温度控制能力强，控制精度高，节省燃料，同时还可以通过计算机进行人工干预和控制。使加热炉燃烧过程更加平稳，均匀，提高产品质量，更具有市场价值。
【附图说明】
[0014]本实用新型共有附图3幅:
[0015]图1为本实用新型的总体结构框图；
[0016]图2为实施例中PLC内模糊控制器结构流程图；
[0017]图3为实施例中PLC内脉冲分频器结构流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0019]实施例1
[0020]加热炉温控系统，包括:用于采集炉内温度数据的测温热电偶、可编程序控制器、烧嘴控制器、空气电磁阀、燃气电磁阀、点火变压器、烧嘴和PC机;所述的可编程序控制器，包括模糊控制器、脉冲分频器，所述的测温热电偶与可编程序控制器PLC模拟量输入I/O模板相连，采集温度作为模糊控制器的输入，模糊控制器以模块形式存于PLC，模糊控制器输出作为脉冲分频器的输入，脉冲分配器以模块形式存于PLC，脉冲分频器的输出作为烧嘴控制器的输入，所述的烧嘴控制器输入端与PLC的数字量输出I/O模板相连，烧嘴控制器输出端分别与燃气管道上的燃气电磁阀、空气管道上的空气电磁阀、点火变压器相连，同时所述的烧嘴也与点火变压器及管道上的燃气电磁阀、空气电磁阀相连。
[0021]实施例2
[0022]作为实施例1的补充，如图1所示，所述的烧嘴控制器和烧嘴有多个，且每个烧嘴控制器和对应的烧嘴之间均设有燃气管道上的燃气电磁阀、空气管道上的空气电磁阀、点火变压器。
[0023]实施例3
[0024]与实施例1或2具体相同的技术方案，更为具体的是:如图2所示:所述模糊控制器又包括:温度偏差计算单元、偏差模糊化单元、规则设计及选择单元、模糊推理单元、模糊输出单兀、输出量化单兀O模糊控制器为双输入单输出结构。
[0025]如图3所示:脉冲分频器包括:烧嘴工作周期设定单元、烧嘴空闲时间计算单元、烧嘴启动时序单元。
[0026]所述模糊控制器和脉冲分频器采用PLC为基件，本申请中的模糊控制器和脉冲分频器在结构上没有改进，只是在现有技术中对两者进行了优化组合与应用，即包括上述单元的结构。
[0027]实施例4
[0028]为了保证燃烧的充分性及炉温的均匀性，作为技术方案的进一步改进，多个烧嘴，通过PLC内的脉冲分配器控制，只工作于通断状态，即满负荷燃烧和熄火状态。
[0029]加热炉温控系统具体实施过程如下:
[0030]测温热电偶温度传感器检测加热炉控温区温度，将其传送至可编程序控制器模拟量输入模板，参阅图2，可编程序控制器中的模糊控制器对温度数据进行偏差及偏差率计算，故所述模糊控制器为双输入单输出结构，模糊控制器一个输入端是温度偏差，另一个输入是温度的偏差变化率;对温度偏差及偏差变化率进行模糊化处理后，根据专家或工程师经验和不同工况选择模糊规则库，进行模糊推理，推理结果作为最终判断输出，为进行工程应用，该输出再进行解模糊化处理，处理后的输出作为模糊控制总输出值送至脉冲分频器输入端。接下来，参阅图3，可编程序控制器中的脉冲分频器，考虑该脉冲分频器针对η个烧嘴的脉冲燃烧控制情况，即脉冲分频器输出控制η个烧嘴的启停，每个烧嘴工作于最大输出功率或最小火状态。首先设定烧嘴工作周期，即每个烧嘴启动后固定工作的时间，然后根据模糊控制器输出控制值，计算每个烧嘴的空闲周期，即烧嘴停止时间，根据空闲时间计算每个烧嘴相对于上一个烧嘴的延时启动时间，因此各个烧嘴是顺次延时启动，循环工作，可充分搅动炉内燃烧气氛，使热处理产品受热均匀。针对η个烧嘴的燃烧启动过程，参阅图1，PLC内脉冲分频器输出控制各个烧嘴的启停信号，该信号送至所述的η个烧嘴控制器，各烧嘴控制器控制管道上对应燃气电磁阀和空气电磁阀的通断以及点火变压器的点火动作，控制烧嘴的启停，进而实现炉温的控制。不同烧嘴工作时间及空闲时间周期的设置可以通过PC机操作界面设置，即各烧嘴启动后的工作状态，可根据实际控制工艺需要实时调整。PC机操作界面可实时监视加热炉控温系统各点运行状态。
[0031 ]本实用新型目的之一在于针对炉温精确控制的需求及系统设计成本的节省，提供一种可以均匀，高效率地控制炉温的技术;针对传统连续燃烧过程低负荷情况下燃烧效率低，温度均匀性差这一情况，进行脉冲燃烧控制，同时通过PLC对脉冲分配器设计，降低硬件成本。本申请保留了双输入单输出模糊控制器基本结构，保留了烧嘴脉冲燃烧通断状态设定形式，即满负荷燃烧和熄火两种工作状态，确保燃料充分燃烧。PC机监控界面方便人机对话及参数实时调整。本新型技术能有效地降低系统设计成本，提高加热炉的燃烧效率、控温均匀性，提高热处理产品质量，增加其市场价值。
[0032]以上所述，仅为本发明创造较佳的【具体实施方式】，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
【主权项】
1.加热炉温控系统，其特征在于，包括:用于采集炉内温度数据的测温热电偶、可编程序控制器、烧嘴控制器、空气电磁阀、燃气电磁阀、点火变压器、烧嘴和PC机;所述的可编程序控制器，包括模糊控制器、脉冲分频器，可编程序控制器分别与PC机、测温热电偶相连，所述的烧嘴控制器输入端与可编程序控制器的输出端相连，烧嘴控制器输出端分别与燃气管道上的燃气电磁阀、空气管道上的空气电磁阀、点火变压器相连，同时所述的烧嘴也与点火变压器及管道上的燃气电磁阀、空气电磁阀相连。2.根据权利要求1所述的加热炉温控系统，其特征在于，所述的烧嘴控制器和烧嘴有多个，且每个烧嘴控制器和对应的烧嘴之间均设有燃气管道上的燃气电磁阀、空气管道上的空气电磁阀、点火变压器。3.根据权利要求1所述的加热炉温控系统，其特征在于，所述的模糊控制器、脉冲分频器以模块形式存于可编程序控制器中，模糊控制器输出作为脉冲分频器的输入，脉冲分频器的输出作为多个烧嘴控制器的输入。4.根据权利要求3所述的加热炉温控系统，其特征在于，所述模糊控制器和脉冲分频器采用PLC为基件。5.根据权利要求1所述的加热炉温控系统，其特征在于，所述的模糊控制器为双输入单输出结构。6.根据权利要求4或5所述的加热炉温控系统，其特征在于，所述模糊控制器又包括:温度偏差计算单元、偏差模糊化单元、规则设计及选择单元、模糊推理单元、模糊输出单元、输出量化单元。7.根据权利要求4所述的加热炉温控系统，其特征在于，脉冲分频器包括:烧嘴工作周期设定单元、烧嘴空闲时间计算单元、烧嘴工作时序单元。8.根据权利要求2所述的加热炉温控系统，其特征在于，多个烧嘴，通过PLC内的脉冲分配器控制，只工作于通断状态。9.根据权利要求1所述的加热炉温控系统，其特征在于，加热炉运行状态通过PC机实时监控。
【文档编号】G05D23/19GK205540326SQ201620354991
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】胡玲艳
【申请人】大连大学