专利名称：高温电阻炉温度区别跟踪测控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高温电阻炉温度区别跟踪测控系统。
背景技术：
高温电阻炉区别于常规电阻炉，通常以石墨等复合材料作为加热体，超轻质耐火高温节能材料作为炉衬，配套真空、水冷及温控系统，实现1700°C以上，最高温度可达3000°C的加热及热处理生产过程，广泛应用于航天、机械、制造、新材料等领域。现有的大部分高温电阻炉控温系统受高低温测温手段及信号类型等因素的限制，直接采用高温测温计进行控温，对中低温段的升温速度以及功率输出不能做到准确实时控制，特别是对碳复合材料、耐火复合纤维等新材料的生产热处理，影响热处理生产工艺过程的有效实施。另外，炉内多个加热分区独立控制，控温同步协调性较差，控制系统硬件成本较高，系统维护工作量较 大。
实用新型内容本实用新型所解决的技术问题是提供一种通过高低温无扰切换实现全程温度准确控制，多个加热分区的温度能够同步协调控制，炉内温度均匀性好，控制回路硬件成本低廉，使用维护简单方便的高温电阻炉温度区别跟踪测控系统。为解决上述的技术问题，本实用新型采取的技术方案:一种高温电阻炉温度区别跟踪测控系统，其特殊之处在于:包括将高温电阻炉炉膛加热空间对称均布地分为若干个加热分区，每个加热分区内均设置有电阻加热元件，每个加热分区配套加热电源主回路单元、高低温区别测量变送单元、高低温控制回路单元；力口热电源主回路单元主要包括加热电源、低压开关保护电器、功率调整器，加热电源经功率调整器与加热分区内的电阻加热元件连接；高低温区别测量变送单元包括高温测温计和可动热电偶，高温测温计和可动热电偶均设置在每个加热分区内，高温测温计连接高温控制仪表，可动热电偶连接低温控制仪表，若干个加热分区之间的高温控制仪表相互连接，低温控制仪表相互连接；高低温控制回路单元包括高温控制输出回路和低温控制输出回路，若干个加热分区之间的高温控制仪表、低温控制仪表分别经高温控制输出回路、低温控制输出回路与加热电源主回路单元的功率调整器的控制信号接收端子连接，高温控制输出回路与功率调整器之间设置有切换开关，低温控制输出回路与功率调整器之间设置有切换开关。上述的若干个加热分区内中任意一个加热分区的高温控制仪表采用高温主控仪表，低温控制仪表采用低温主控仪表，其它加热分区的高温控制仪表采用高温跟随仪表，低温控制仪表采用低温跟随仪表。上述的若干个加热分区之间的高温控制仪表通过RS485通讯端口或0-5VDC模拟变送电气接口连接，低温控制仪表通过RS485通讯端口或0-5VDC模拟变送电气接口连接。与现有技术相比，本实用新型的有益效果:本实用新型的高低温区别测量和采集的模式克服了仪表控制时高温低温测量信号类型不同而引起的接线和信号类型的不能互补缺陷，并通过带阈值的无扰切换方法使功率调整器在高低温切换时能够平滑连续地输出控制信号，消除了高低温因测温手段和量程不同出现的控制输出突变跳跃和不连续，提高了单区控温准确性和可靠性；炉膛空间尺寸较大且加热分区较多时，多区主从协调控温相比较单区独立控温，可以使多个加热分区的控温协调性和同步性更好，有利于炉温均匀性的提高，且控制回路的硬件成本大为降低。
图1为本实用新型的连接框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。参见图1，本实用新型包括将高温电阻炉炉膛加热空间对称均布地分为若干个加热分区，每个加热分区内均设置有电阻加热元件1，每个加热分区配套加热电源主回路单元
2、高低温区别测量变送单元3、高低温控制回路单元4等部分实现加热功能；加热电源主回路单元2主要包括加热电源、低压开关保护电器、功率调整器，加热电源经功率调整器与加热分区内的电阻加热元件I连接；高低温区别测量变送单元3包括高温测温计和可动热电偶，高温测温计和可动热电偶均设置在每个加热分区内，高温测温计连接高温控制仪表6，可动热电偶连接低温控制仪表5，若干个加热分区之间的高温控制仪表6相互连接，低温控制仪表5相互连接；高低温控制回路单元4包括高温控制输出回路和低温控制输出回路，若干个加热分区之间的高温控制仪表6、低温控制仪表5分别经高温控制输出回路、低温控制输出回路与加热电源主回路单元2的功率调整器的控制信号接收端子连接，高温控制输出回路与功率调整器之间设置有切换开关，低温控制输出回路与功率调整器之间设置有切换开关。功率调节器是加热电源回路的核心器件，可选用带通讯功能的INJET三相数字化功率调整器，与PLC和计算机监控系统进行通讯，将加热过程中的电参数进行实时监测和记录。上述的若干个加热分区内中任意一个加热分区的高温控制仪表6采用高温主控仪表，低温控制仪表5采用低温主控仪表，其它加热分区的高温控制仪表6采用高温跟随仪表，低温控制仪表5采用低温跟随仪表。上述的若干个加热分区之间的高温控制仪表6通过RS485通讯端口或0-5VDC模拟变送电气接口连接，低温控制仪表5通过RS485通讯端口或0-5VDC模拟变送电气接口连接。上述系统的控制方法对高温电阻炉同一加热分区高温、低温实施区别测量，独立控制的策略，又在高温电阻炉的多个不同加热分区之间分别实行高温阶段和低温阶段的主从跟随控制，各分区的高温主控仪表和低温主控仪表协同高温跟踪控温仪表和低温跟踪控温仪表，按照统一的加热工艺曲线，通过同一加热分区高低温切换信号，进行高温控制输出回路和低温控制输出回路的无扰切换，分别实现多个加热分区低温和高温阶段的协调统一控制。实施例1:本 实用新型包括将高温电阻炉炉内对称均布地分为两个加热分区，每个加热分区内均设置有电阻加热元件1，每个加热分区设置有加热电源主回路单元2、高低温区别测量变送单元3、高低温控制回路单元4;加热电源主回路单元2包括加热电源、低压开关保护电器、功率调整器，加热电源经功率调整器与加热分区内的电阻加热体I连接；高低温区分测量变送单元3包括高温测温计和可动热电偶，高温测温计和可动热电偶均设置在加热分区内，高温测温计连接高温控制仪表6，可动热电偶连接低温控制仪表5，两个加热分区之间的高温控制仪表6相互连接，低温控制仪表5相互连接；高低温控制回路单元4包括高温控制输出回路和低温控制输出回路，两个加热分区之间的高温控制仪表6、低温控制仪表5分别经高温控制输出回路、低温控制输出回路与加热电源主回路单元2的功率调整器连接，高温控制输出回路与功率调整器之间设置有切换开关，低温控制输出回路与功率调整器之间设置有切换开关。两个加热分区内中任意一个加热分区的高温控制仪表6采用高温主控仪表，低温控制仪表5采用低温主控仪表，其他加热分区的高温控制仪表6采用高温跟随仪表，低温控制仪表5采用低温跟随仪表。上述的若干个加热分区之间的高温控制仪表6通过RS485通讯端口或0-5VDC电气信号连接，低温控制仪表5通过RS485通讯端口或0-5VDC电气信号连接。上述系统的控制方法对高温电阻炉同一加热分区高温和低温阶段实施区别测量，独立控制的策略，又在高温电阻炉的多个不同加热分区之间分别实行高温阶段和低温阶段的主从跟随控制，各分区的高温主控仪表和低温主控仪表协同高温跟踪控温仪表和低温跟踪控温仪表，按照统一的加热工艺曲线，通过同一加热分区高低温切换信号，进行高温控制输出回路和低温控制输出回路的无扰切换，分别实现多个加热分区低温和高温阶段的协调统一控制。上述系统控制方法实现对所述的I区和2区两个加热区，I区作为主控加热区拖带2区跟随控制，分别按照高温、低温主从跟踪的模式对炉内两个加热分区温度按同一温度工艺曲线进行同步协调控制。采用一台多程序段的主控温控仪拖带一台同精度的定值温控仪，高温主控仪表和跟踪仪表分别定义为FP23_H和SR23_H，低温主控仪表和跟踪仪表分别定义为FP23_L和SR23_L。高温阶段时，FP23_H通过通讯或信号现连接的方式拖带SR23_H进行高温统一协同控制控制；低温阶段时，FP23_L通过通讯或信号现连接的方式拖带31 23立进行低温统一协同控制控制。主控温控仪表可选用日本岛电FP23系列多程序段0.1级智能PID调节器，跟踪温控仪表选用日本岛电SR23系列0.1级智能PID调节器，通过主控温控仪表模拟输出功能和跟踪温控仪表实现两个加热分区的温度协同控制。高温测温计可选用双比色高温计、三色光电高温测温仪、红外测温计等非接触式测温装置，量程在500-300(TC之间，24VDC供电，为适合温控仪表信号输入和信号可靠传输，选用4_20mA标准电流信号。中低温段检测选配可动热电偶来测量，当炉温均匀性要求较高时，配套相应的循环冷却水装置，并加装气缸动作装置和测温孔遮盖装置，在温度到达高温段前，通过高低温转换温度点开关信号控制气缸抽出热电偶，并使遮盖装置覆盖测温孔以减少漏热。可动热电偶根据炉膛内情况选用适当长度，量程及信号类型与低温温控仪相匹配。上述系统的控制方法采用高低温无扰切换的双回路控制模式，即温度检测和温控仪表按高低温切换的模式 ，区分为高温控制输出回路和低温控制输出回路，按照协调统一的温度工艺曲线，共同作用于加热主回路的功率调节器(SCR)，实时调节加热电源的功率输出。实现高温控制输出的温控仪，需选择输入信号为4-20mA或1-5V的万能标准信号，以方便接收高温测温计的电流信号，实现低温控制输出的低温控制仪表，输入选择默认的热电偶信号即可。上述系统的控制方法的切换开关的信号由中间继电器的一对常开常闭信号给出，分别串接于高温、低温控制输出回路，在每个加热分区的高温温控仪和低温温控仪上分别设置报警事件输出，以低于可动热电偶量程上限附近的某一温度值(如900°C、100(TC、1100°C等，根据具体工艺选择适当的值)作为高低温切换事件报警值，通过逻辑程序判断，当两个仪表的报警事件条件同时满足时，中间继电器线圈带电，驱动切换控制继电器触点动作，实现高低温控制的无扰切换功能。上述系统的控制方法所述的温度工艺曲线的设定可通过主控温控仪的操作面板按键输入，或仪表和计算机通讯的方式，通过组态软件人机界面设定温度曲线。将中低温段(可动热电偶最高测温温度以下)的工艺曲线输入到低温主控温控仪，将整条工艺曲线尽量完整地输入到高温主控温控仪，在通过高低温无扰切换开关，实现整个加热过程按照同一温度工艺曲线进行协 调统一控制。
权利要求1.一种高温电阻炉温度区别跟踪测控系统，其特征在于:包括将高温电阻炉炉膛加热空间对称均布地分为若干个加热分区，每个加热分区内均设置有电阻加热元件(I )，每个加热分区配套加热电源主回路单元(2)、高低温区别测量变送单元(3)、高低温控制回路单元(4);加热电源主回路单元(2)主要包括加热电源、低压开关保护电器、功率调整器，加热电源经功率调整器与加热分区内的电阻加热元件(I)连接；高低温区别测量变送单元(3)包括高温测温计和可动热电偶，高温测温计和可动热电偶均设置在每个加热分区内，高温测温计连接高温控制仪表(6)，可动热电偶连接低温控制仪表(5)，若干个加热分区之间的高温控制仪表(6)相互连接，低温控制仪表(5)相互连接；高低温控制回路单元(4)包括高温控制输出回路和低温控制输出回路，若干个加热分区之间的高温控制仪表(6)、低温控制仪表(5)分别经高温控制输出回路、低温控制输出回路与加热电源主回路单元(2)的功率调整器的控制信号接收端子连接，高温控制输出回路与功率调整器之间设置有切换开关，低温控制输出回路与功率调整器之间设置有切换开关。
2.根据权利要求1所述的高温电阻炉温度区别跟踪测控系统，其特征在于:所述的若干个加热分区内中任意一个加热分区的高温控制仪表(6)采用高温主控仪表，低温控制仪表(5)采用低温主控仪表，其它加热分区的高温控制仪表(6)采用高温跟随仪表，低温控制仪表(5)采用低温跟 随仪表。
3.根据权利要求1或2所述的高温电阻炉温度区别跟踪测控系统，其特征在于:所述的若干个加热分区之间的高温控制仪表(6)通过RS485通讯端口或0-5VDC模拟变送电气接口连接，低温控制仪表(5 )通过RS485通讯端口或0-5VDC模拟变送电气接口连接。
专利摘要本实用新型涉及一种高温电阻炉温度区别跟踪测控系统。本实用新型包括将高温电阻炉炉膛加热空间对称均布地分为若干个加热分区，每个加热分区内均设置有电阻加热元件，每个加热分区配套加热电源主回路单元、高低温区别测量变送单元、高低温控制回路单元。本实用新型的高低温区别测量和采集的模式克服了仪表控制时高温低温测量信号类型不同而引起的接线和信号类型的不能互补缺陷，消除了高低温因测温手段和量程不同出现的控制输出突变跳跃和不连续，提高了单区控温准确性和可靠性。
文档编号F27D19/00GK203116546SQ20122057042
公开日2013年8月7日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者张建华 申请人:西安电炉研究所有限公司