一种用于工艺炉的集成温控装置的制作方法

本实用新型涉及温控装置技术领域，具体涉及一种用于工艺炉的集成温控装置。

背景技术：

目前，在工艺热处理炉或工艺炉中，普遍存在控温精度差、炉气均匀性差等一系列控温问题。其中，影响炉温的主要因素总结如下：

一、炉体的恒温区长度决定了可投产品的数量。当炉内只使用一个加热器时，炉内温度分布呈现为类抛物线的温度分布，即中间温度高、两边温度低，此时炉内理论上不会存在恒温区，无法满足实际生产需要。因此，实际生产应用中，炉内一般分成多个温区，并使用多组加热器分别加热，从而确保炉膛中间存在恒温段。

二、产品在进出炉的过程中会对各温区形成较大的温度干扰。同时，在产品实际上进出过程中，炉口到炉尾各温区的温度扰动大小也不相同。因此，物料或产品进出炉后备温区的升温需要综合考虑。

三、多个温区在加热时会相互干扰。在保温性能越好的温区，温度过高后需要的恢复时间就越长，这种情况不仅会对产品质量有不良影响，还会严重影响生产效率。

四、一般来说，炉内温度控制过程是比较典型的大滞后过程，因此需要对控制响应进行相应调节或补偿。

五、就炉内的热电偶而言，存在热电偶本身的误差、补偿导线的误差、冷端补偿误差以及热电偶的老化等影响因素，这些因素都会影响到整体测量精度。因此，对热电偶定期进行系统联调和多点修正是必不可少的。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种用于工艺炉的集成温控装置，用来解决目前工艺炉中温控精度差、炉气均匀性差等一系列炉温温控问题。

为了实现上述实用新型目的之一，本实用新型一实施方式提供一种用于工艺炉的集成温控装置，所述工艺炉内设有多个温区，所述集成温控装置包括主控装置以及多个pid控制装置，所有pid控制装置均与主控装置电连接，所述pid控制装置与所述温区数量相同且一一匹配，用于对各个温区进行温控；

所述pid控制装置包括：

高精度温度传感器，设于所述温区中，用于采集所述温区的实际温度；

第一pid控制器，与所述高精度温度传感器电连接，用于根据所述温区的实际温度、所述温区的设定温度两者来输出所述温区的温控信号；

以及加热器控制装置，与所述第一pid控制器电连接，用于根据所述温控信号来控制所述温区中的加热器工作。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述pid控制装置为串级pid控制装置，所述串级pid控制装置包括第二pid控制器，所述第一pid控制器与所述第二pid控制器电连接。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述pid控制装置还包括：

参数设定装置，与所述第一pid控制器电连接，用于用户自行设定各组控制参数。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述pid控制装置为前馈补偿pid控制装置。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述pid控制装置为微分先行pid控制装置。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述主控装置包括协同控制装置，所述协同控制装置与所有pid控制装置电连接，用于控制两个以上所述pid控制装置协同工作。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述集成温控装置还包括：

报警装置，与所述主控装置电连接，用于在各温区温度不均衡时进行报警提示。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述集成温控装置还包括：

数据记录装置，与所述主控装置电连接，用于记录温控数据。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：工艺炉内设有多个温区，设计集成温控装置来对所有温区集成控温；其中，集成温控装置包括多个pid控制装置，所有pid控制装置与各个温区一一匹配。在pid控制装置中，通过高精度温度传感器来精确测量炉内各温区的实际温度，将实际温度与设定温度两者一并输入第一pid控制器，第一pid控制器可输出相应温区的温控信号，加热器控制装置根据温控信号来控制相应温区中的加热器工作，从而精准控制相应温区的实际温度，最终提升炉内整体的温控精度、保证炉内各个温区温度均衡。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例中集成温控装置的结构框图；

图2是本实用新型一实施例对应的集成温控方法的流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施方式及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型一实施例提供了一种用于工艺炉的集成温控装置，工艺炉内设有多个温区，集成温控装置包括主控装置以及多个pid控制装置，所有pid控制装置均与主控装置电连接，pid控制装置与温区数量相同且一一匹配，用于对各个温区进行温控；

pid控制装置包括：

高精度温度传感器，设于温区中，用于采集温区的实际温度；

第一pid控制器，与高精度温度传感器电连接，用于根据温区的实际温度、温区的设定温度两者来输出温区的温控信号；

以及加热器控制装置，与第一pid控制器电连接，用于根据温控信号来控制温区中的加热器工作。

具体的，工艺炉内设有多个温区，设计集成温控装置来对所有温区集成控温；其中，集成温控装置包括多个pid控制装置，所有pid控制装置与各个温区一一匹配。

在pid控制装置中，通过高精度温度传感器来精确测量炉内各温区的实际温度，采用pid控制装置来进行精确温控。其中，先将实际温度与设定温度两者一并输入第一pid控制器，第一pid控制器可输出相应温区的温控信号，加热器控制装置根据温控信号来控制相应温区中的加热器工作。由此，可精准控制相应温区的实际温度，最终提升炉内整体的温控精度、保证炉内各个温区温度均衡。

进一步的，pid控制装置为串级pid控制装置，串级pid控制装置包括第二pid控制器，第一pid控制器与第二pid控制器电连接。

在实际使用中，采用串级pid控制装置，如此，可增强控制装置整体的抗干扰性以及稳定性，并提升温控精度。

进一步的，pid控制装置还包括：

参数设定装置，与第一pid控制器电连接，用于用户自行设定各组控制参数。

在具体操作中，pid控制装置还具备配方功能，即用户可自由定义多组控制参数，使得pid控制装置具备多种控制效果，从而提升整体控制性能。

进一步的，pid控制装置为前馈补偿pid控制装置。

一般来说，炉内温度控制是比较典型的大滞后控制过程。因此，可对控制响应进行一定的前馈补偿，以改善目前大滞后温控过程的控制响应性能、提升温控准确度或精度。

进一步的，pid控制装置为微分先行pid控制装置。

此外，pid控制装置还可设置为微分先行控制方式。如此，pid控制装置的控制模式灵活多变，用户可自由定义控制模式或专家系统模式，从而可提升用户使用感。

进一步的，主控装置包括协同控制装置，协同控制装置与所有pid控制装置电连接，用于控制两个以上pid控制装置协同工作。

为达到更佳的炉气温度均匀性，设置协同控制装置来协同控制。协同控制装置可根据各个温区实际加热需求来控制两个以上pid控制装置协同工作，使得相应温区协同受热并升温，保证炉内各个温区温度均衡。

进一步的，集成温控装置还包括：

报警装置，与主控装置电连接，用于在各温区温度不均衡时进行报警提示。

进一步的，集成温控装置还包括：

数据记录装置，与主控装置电连接，用于记录温控数据。

在实际使用中，集成温控装置还设有报警功能，方便用户或工作人员及时了解各个温区温度均衡情况，从而及时作出温控调节。

同时，设置数据记录功能，保存以往数据，方便用户或工作人员查阅集成温控装置运行数据及工艺炉温控状态。

如图2所示，本实用新型一实施方式对应的集成温控方法基于如上任一项的集成温控装置，集成温控方法包括步骤：

步骤b：采集温区的实际温度；

步骤c：根据温区的实际温度、温区的设定温度两者来输出温区的温控信号；

步骤d：根据温控信号来控制温区中的加热器工作。

具体的，基于pid控制装置，通过高精度温度传感器来精确测量炉内各温区的实际温度，采用pid控制装置来进行精确温控。

将实际温度与设定温度两者一并输入第一pid控制器，第一pid控制器可输出相应温区的温控信号。加热器控制装置再根据这个温控信号来控制相应温区中的加热器工作。

由此，可精准控制相应温区的实际温度，最终提升炉内整体的温控精度、保证炉内各个温区温度均衡。

进一步的，方法还包括：

步骤a：控制两个以上pid控制装置协同工作。

为达到更佳的炉气温度均匀性，设置协同控制装置来协同控制。协同控制装置可根据各个温区实际加热需求来控制两个以上pid控制装置协同工作，使得相应温区协同受热并升温，保证炉内各个温区温度均衡。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。