专利名称：加工玻璃防爆炉温度控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制加工玻璃防爆炉温度的装置。
背景技术：
目前用于加工玻璃的防爆炉结构，通常为风机吹电加热管，用二次仪表来控制温度，并用走纸式记录仪记录加工过程中的温度变化。在要求测量点多、升降温速率受控、记录的保存和分析等方面都有许多的不便。
发明内容
本发明是一种用于防爆炉温度的自动控制装置，包括硬件和软件。硬件有计算机、数字量输出输入模块、模拟量输出输入模块、温度传感器、过渡继电器、风流量保护器、过温保护装置、PID温度调节装置等，软件安装在WINDOWS操作系统。
硬件由计算机通过串行口与一通信模块连接，通信模块与数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块连接，该装置由计算机通过串行口与一通信模块连接，通信模块与数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块连接，模拟量输入模块与各测温点传感器连接，模拟量输出模块与PID调节控制器连接，数字量输入模块接收风机风压传感器的风流量状态参数，数字量输出模块，输出加执器和风机启动或停止的指令；加热器控制电路设计有风流量控制回路和过温保护电路，风流量状态参数和炉内温度参数分别由数字量输入模块和模拟量输入模块接收后反馈给计算机；
各测温点传感器是六个玻璃面温度传感器、多组加热管温度传感器和控制回路温度传感器；软件编制为防爆炉程序，该程序的工作步骤是1，检测各模块工作正常否；2，输入班组编号、加温时间、保温时间和目标温度；3，发出开始指令；4，检测风机、风流量是否正常，是否过温？5，若风机、风流量不正常或过温，则不接通加热继电器工作回路并报警；6，若步骤5都正常，则取炉内温度，计算并画出理论曲线，根据曲线某段期望温度段，确定加温组数，开始加温；7，期望温度达到否？8，若达到期望温度和工作时间(加温时间+保温时间)，命令风机延时30分钟；9，若未达到期望温度和工作时间(加温时间+保温时间)，则继续加温。
所述温度段和加工组数，是将加温炉内若干根加热管，分成若干组，每组对应一个温度段，根据期望温度，确定加温电热管的组数，并控制接触器接通加热管，若确定为加热最后一组电热管，则启动可控硅调节器，加热最后一组电热管；所述理论曲线，是根据输入的目标温度、升温时间，画出的温度—时间曲线。
本发明的优点是，在5.1米长×2.8米宽×4米高的炉体内满载玻璃的状况下，既可以快速均匀的升温，也可以根据工艺要求变化升温、保温及降温的速率，温度误差控制在2℃以内。
附图1是本发明的方框图。
附图2是防爆炉各测温点、风机送风及13组电加热管布局示意图。
附图3是防爆炉控制程序流程图。
附图4是风流量控制回路方框图。
附图5是过温保护电路方框图。
附图6是驱动电路方框图具体实施方式
请参阅附图1所示，计算机通过R232串行口，与通信模块ICP7520连接，所有模块用RS-485网络连接起来，通信模块ICP7520用来作信号标准电位的转换；数字量输入/输出模块(ICP7065D)提供不同信号和类型的数字输入/输出；模拟量输入模块用ICP7018，外界的模拟信号通过模块抽取，可测量温度传感器的数值，得到温度数值；模拟量输出模块用ICP7024，输出电压或电流，通过驱动电路(见附图6)推动设备启动或关闭。
主控计算机发出的命令通过RS-232串行通信端口输出去，此信号经过RS-232/RS-485的转换模块进行信号电位和类型转换后，在RS-485网络进行传播，模块收到自身模块的命令后，进行控制的分析并将结果再送至RS-485网络，此信号再经过ICP7520转换后，可由计算机的RS-232串行端口接收。
通过键盘输入目标温度、升温时间、保温时间，软件系统即会将期望的升温和保温过程展示在计算机显示屏上，当按动启动键后，整个工作过程中的工艺监控数据以数字和图示方式表示在屏幕上。
计算机通过模数转换模块获取二个空间温度参数即多组加热管温度传感器和控制回路温度传感器参数，以及六个玻璃表面温度探测器的数字量数据，控制13组加热管的加热状态。
为了确保炉内加温快速、平稳，编制一种13段升温和保温控制法防爆炉内的工作温度一般为常温至300℃，由于防爆炉的密封性、散热原因在整个加热的过程中，温度的增加和所需要的热量不是线性关系，由此根据实际情况设计各温度段使用不同的加热功率，即将138根，每根为2千瓦的电加热管共计分为13组，每组对应一个温度段，具体的分配为组号加热功率 对应温度段 控制方法1 9×2KWT在30以 接触器2 9×2KW30＜T＜＝60 接触器3 9×2KW60＜T＜＝90 接触器4 9×2KW90＜T＜＝120 接触器5 9×2KW120＜T＜＝150接触器6 9×2KW150＜T＜＝180接触器7 9×2KW180＜T＜＝200接触器8 12×2KW 200＜T＜＝220接触器9 12×2KW 220＜T＜＝240接触器10 12×2KW 240＜T＜＝260接触器11 12×2KW 260＜T＜＝280接触器12 12×2KW 280＜T＜＝300接触器13 15×2KW 300＜T＜＝350可控硅调功器由于电加热管结构为电热丝置于不锈钢管内，其间填充石英粉作绝缘。故在通电加热和断电冷却时会有″热滞后″效应，即温度不能马上升高，必须加热石英粉，通过石英粉再加热外部的不锈钢管，然后经循环风将热量带给加工玻璃。反之，断电降温时，加热管的热量还需时间散去。此″热滞后″效应给温度的准确控制带来极大的不便。为此经过计算和实际调整，使用了13组加热法。根据输入的″设定温度″、″升温时间″计算出理论上的曲线，程序根据曲线上某一时段的温度值(期望温度)来选取加热组、决定加热状态。
为提高控制精度，采用了″趋势判断法″，即用单位时间内的期望温度增量与实际温度的变化量相比较，判断温度变化的趋势，控制电加热管的实际工作数量，达到控制精度±1℃。
二个空间温度传感器，一个是探测日常的控制温度，另一个是将探测的温度参数接入控制回路，作为报警用，当前者探测得的温度超过警戒温度时，发出报警声并切断电加热管的控制回路。风流量保护、过温保护、连锁装置保证设备安全运行，安全防护机构确保操作人员安全生产。
计算机通过模数转换模块ICP7018获取六个玻璃面温度传感器的温度参数，用于调节风量分流室的各出风口开启度，以控制到达玻璃面的风量。
由于防爆炉工艺对保温段的温度精度相对要求高一些，而用接触器控制控方式只能使电加热管处于全功率加热状态或不加热状态，控温精度差，故采用PID控制法，即第13组电加热管组用可控硅调功器控制加温，当炉体内温度到达高设定温度进入保温阶段时，用“趋势判断法”分析温度的升降趋势，产生相应的控制数据，经计算机RS-232串口输送到模拟量输出模块ICP7024，在其输出口产生0-10VDC电压模拟信号，可控硅调功器根据此信号开启可控硅相应的导通角，控制电热管的加热电流，最终使第13组电加热管达到精确控制温度目的。
防爆炉用的电加热管在正常加热过程中必须有足够的风量来散去其表面的热量，为此在控制加热的电路中设计了一个风量控制回路，当炉内的循环风由于电机和其他原因引起风量达不到使用要求时，切断控制加热管的接触器的控制电源，停止对电加热管的供电，达到保护加热管的目的。而为了避免继电器和通信模块的故障引起的过温，又在整个控制电路中设计了专用的过温保护电路，当炉内温度超过警戒温度则断开加热管的供电回路，起到保护加工产品和设备的目的。
在计算机内建立了数据库文件，根据输入的班次，自动生成包含日期和班次的数据库文件，实时记录各温度检测点的温度状况，方便资料的归档及以后在本机或其它计算机上分析和查寻。
权利要求
1.一种加工玻璃防爆炉温度控制装置，其特征在于该装置由计算机通过串行口与一通信模块连接，通信模块与数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块连接，模拟量输入模块与各测温点传感器连接，模拟量输出模块与PID调节控制器连接，数字量输入模块接收风机风压传感器的风流量状态参数，数字量输出模块，输出加执器和风机启动或停止的指令。
2.权利要求1所述的加工玻璃防爆炉温度控制装置，其特征在于加热器控制电路设计有风流量控制回路和过温保护电路，风流量状态参数和炉内温度参数分别由数字量输入模块和模拟量输入模块接收后返馈给计算机。
3.按权利要求1所述的加工玻璃防爆炉温度控制装置，其特征在于各测温点传感器是六个玻璃面温度传感器、多组加热管温度传感器和接入控制回路温度传感器。
4.一种加工玻璃防爆炉温度控制方法，其特征在于计算机控制温度的步骤是1，检测各模块工作正常否；2，输入班组编号、加温时间、保温时间和目标温度；3，发出开始指令；4，检测风机、风流量是否正常，是否过温？5，若风机、风流量不正常或过温，则报警；6，若步骤5都正常，则取炉内温度，计算并画出理论曲线，根据曲线某段期望温度段，确定加温组数，开始加温；7，期望温度达到否？8，若达到期望温度和工作时间，命令风机延时30分钟；9，若未达到期望温度和工作时间，则继续加温。
5.按权利要求4所述的加工玻璃防爆炉温度控制方法，其特征在于所述温度段和加工组数，是将加温炉内若干根加热管，分成若干组，每组对应一个温度段，根据期望温度，确定加温电热管的组数，并控制接触器接通加热管，若确定为加热最后一组电热管，则启动可控硅调节器，加热最后一组电热管。
6.按权利要求4所述的加工玻璃防爆炉温度控制方法，其特征在于所述理论曲线，是根据输入的目标温度、升温时间，画出的温度—时间曲线。
全文摘要
本发明提供一种用于加工玻璃防爆炉温度的自动控制装置，包括硬件和软件，硬件是计算机通过串行口与一通信模块连接，通信模块与数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块连接，模拟量输入模块与各测温点温度传感器连接，模拟量输出模块与PID调节控制器连接，数字量输入模块接收风机风流量状态参数，数字量输出模块，输出加热器和风机启动或停止的指令；只要在计算机上要输入班组编号、加温时间、保温时间和目标温度，计算机便按照程序自动控制防爆炉快速均匀的升温，也可以根据工艺要求变化升温、保温及降温的速率，温度误差控制在2℃以内。
文档编号C03B5/00GK1636898SQ200410089068
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月3日 优先权日2004年12月3日
发明者杨永刚, 杨世弟, 孙大海, 杨国浩, 华明伟, 胡靖宇 申请人:上海耀华皮尔金顿玻璃股份有限公司