一种多反馈烘箱加热系统及控制方法与流程

本发明涉及烘箱，尤其涉及一种多反馈烘箱加热系统及控制方法。

背景技术：

1、传统烘箱使用领域广泛，比如在复合材料模压和天线体模压发泡生产中，就需使用烘箱作为加热源对金属模具进行加热。传统烘箱加热主要利用热空气对处于其内部空气的物品进行间接加热。一般烘箱的加热过程为，电流通过发热元件（电阻丝、片状加热器等发热）使其温度升高，加热从其周围流过的空气，空气通过出风口到达烘箱加热区，将被加热物加热。其系统包括：箱体、加热元件、鼓风机、主控温度仪、出风口测温探头、超温报警仪表、超温检测探头等。出风口测温探头将测得的热风实际温度值传送给主控温度仪，主控温度仪和设定温度比较后发出控制信号，加热元件接受控制信号后，执行加热开关动作及加热力度的强弱。超温报警的探头一般位于烘箱烘干工作区，将其所测得的值传给超温报警仪表，若温度超过安全区间，超温报警仪表通过扬声器发出警报并关闭加热系统。传统烘箱在复合材料模压和天线体模压发泡等领域实际生产中，存在对模具等大质量物体加热慢，被加热物温度只能手动间接控制等问题，具体如下：

2、1.无法自动调控被加热物体的实际温度：传统烘箱只读取出风口测温探头反馈的出风口实际温度，再和设定温度比较后对加热元件发出动作指令，从而影响出风口实际温度，也就是说现有烘箱只能直接控制出风口温度，无法控制被加热物体的实际温度。大部分传统烘箱没有专门测量被加热物体（物料）的测温探头和仪表，少部分配有这类装置，也只是作为纯粹温度显示反馈给操作者，由操作者通过手动方式调整主温仪表设定值，影响箱内空气温度，从而影响被加热物体的实际温度，无法实现被加热实际温度围绕要求工艺要求温度的自动控制。

3、2.升温速度慢，影响产品生产效率:对于质量大的物体（比如大质量的钢模具），在热空气中的升温速度较慢，且远低于热空气自身温度上升速度。比如，烘箱从室温20℃到设定温度120℃，出风口处热空气温度约30分钟就可到，处于其中的模具到达100℃需要约80分钟，后期从100℃到118℃则需要60分钟或更长，因为后期热空气与模具温差变小，模具升温更慢。

4、3. 被加热物保温时间无法自动确认：传统烘箱需人工通过监控温度值识别来确定被加热物保温时间，烘箱保温是按到热空气出口温度达设定值开始的，与加热物实际温度进入保温的存在状态差别。

5、4. 无法全面反应烘箱工作状态：普通烘箱一般只设有一个热控气传感器，配合主温控器进行烘箱内部热空气温度控制，另加独立的一套超温传感器和控制器。对被加热物实际温度，被加热物附近热空气温度等监控不全面。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多反馈烘箱加热系统及控制方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明的第一方面提供：一种多反馈烘箱加热控制方法，包括以下步骤：

4、s1：初始化阶段，操作者输入加热参数，系统读取执行加热参数，系统判断加热按键是否启动，当加热按键启动时，执行s2加热阶段；

5、s2：加热阶段，将主温控设定值设置为高于被加热物工艺温度，当被加热物的温度到达加热停止点监控温度时，关闭加热系统，此时烘箱内空气温度会下降，被加热物的温度会继续上升，当被加热物温度到达被加热物工艺温度时，执行s3保温阶段；

6、s3保温阶段，主温控设定值在保温加热设定温度的基础上根据被加热物实际温度积分修正，进行保温时间计时。当被加热物的温度到达加热停止点监控温度时（小于工艺温度要求的下限），提前关闭加热系统，其中加热停止点监控温度=被加热物工艺温度-加热停止修正量，防止温度过冲，超出工艺温度上限。

7、优选的，所述的s1初始化阶段还包括以下步骤：

8、s11：操作者输入加热参数：被加热物工艺温度tg、被加热物工艺温度公差±a、保温时间t保、升温提升量tsx、加热停止修正量txx、保温加热修正量tbx、被加热物温度回落确认时间m、最大允许加温温度tmax；

9、s12：系统读取执行加热参数：快速加热设定温度:tzs=tg+tsx、保温加热设定温度：tbs=tg+tbx、加热停止点监控温度：tjt=tg-txx；

10、s13：加热按键启动后，将主温控设定值tzx设置为快速加热设定温度tzs。

11、优选的，所述的s2加热阶段还包括以下步骤：

12、当关闭加热系统后，监测到被加热物的温度出现阶段高点后持续下降，下降时间大于或等于被加热物温度回落确认时间m且被加热物温度无法达到被加热物工艺温度tg时，将提前进行主动加热，将主温控设定值设置为保温温度，计算被加热物工艺温度与被加热物实际温度之差对时间积分处理，通过该处理值对主温控度设定值进行修正，直到被加热物的温度达到被加热物工艺温度tg，此时s3保温阶段，进行保温计时。

13、优选的，所述的s2加热阶段还包括以下步骤：

14、在寻找加热停止点监控温度前，系统处于没加热升温前的状态，烘箱内温度接近室温，输入被加热物工艺温度tg、被加热物工艺温度公差±a和升温提升量tsx，启动寻找加热停止点监控温度的自整定后，系统自动算出快速加热设定温度tzs，并启动加热，当被加热物实际温度tw≥tg时，记录下这时刻为t0并关闭加热系统，让热空气降温，此时被加热物实际温度tw继续上升，而烘箱内靠近被加热物附近空气温度tk开始下降，周期性检查被加热物实际温度tw和箱内靠近被加热物附近空气温度tk，当tw出现被加热物最高温度twg时，该时刻记为t1，当出现tk≤tg时，记录下该点的时刻t2，按下面公式计算出加热停止修正量txx及最终的加热停止点监控温度tjt：

15、加热停止修正量：txx=(twg-tg）*((t2-t0)/(t1-t0))

16、加热停止点监控温度：tjt=tg-txx

17、其中：twg为自整定中被加热物最高温度，tg为被加热物的工艺温度，t0为被加热物实际温度tw≥tg时的时刻，t1为被加热物实际温度达到最高点的时刻，t2为烘箱靠近被加热物附近空气温度tk≤tg的时刻。

18、优选的，所述的s3保温阶段还包括以下步骤：

19、s31：当系统第一次检测到被加热物实际温度tw≥tg-a工艺温度下限时，系统读取当前时间为保温开始时间t保启，随着保温的进行，系统时间t系统不断增加，实际保温时间t保实=t系统-t保启，当实际保温时间t保实≥t保温工艺要求的保温总时间时，s3保温阶段结束。

20、优选的，所述的s3保温阶段还包括以下步骤：

21、s32：当系统第一次检测到被加热物实际温度tw≥tg-a工艺温度下限时，开始计算温度偏差δt=tg-tw，对时间t的积分，对积分量用系数修正后与保温加热设定温度tbs相加，并将主温控设定值重置为相加后的执行值具体如下：

22、主温控设定值积分修正：上式积分时段为保温开始时刻t0到当前时刻ti，实际计算中对温度周期采样，进行增量累加来计算积分量，主温控保温设定值积分修正分步计算如下：

23、m0=0，保温阶段初始温差积分设为0；

24、tbs=tg+tbx,保温加热设定温度等于被加热物工艺温度与保温加热修正量之和；

25、δti=tg-tw，当前ti时刻被加热物工艺温度与当前被加热物体实际温度差；

26、mi=mi-1+tz*δti/1000，当前温度偏差积分为前一时刻积分量加当前积分增量；

27、tzxi=tbs+(1/kd)mi，当前主温控保温执行值等于当前积分值除以积分系数后与保温设定值相加的和；

28、其中：tzx为主温控保温执行值，tw为被加热物当前实际温度，tbs为保温阶段设定温度，kd为温度积分修正系数，单位为秒，m0为保温阶段初始温差积分，tbx为保温阶段温度修正量，δti为第i个采样周期工艺温度与当前被加热物体实际温度差，tg为被加热物工艺温度，mi-1为第i-1个采样周期温度积分，tz为采样周期，tzxi为第i个采样周期主温控保温执行值，每次温度采样后，计算 tzxi，并将主温控设定值更新为 tzxi，直到s3保温阶段结束。当修正后得到的当前主温控设定值tzxi≥最大允许加温温度tmax时，主温控设定值tzxi置为tmax，防止热空气温度过高。

29、本发明第二方面提供：一种多反馈烘箱加热系统，用于执行如权利要求1-6所述的任一种方法，包括中央控制单元、被加热物测温模块、主温控模块、出风口测温模块以及发热执行系统，所述被加热物测温模块输出端连接中央控制单元将被加热物实际温度值送中央控制单元处理，所述中央控制单元输出端和接收端连接主温控模块，所述主温控模块接收端连接出风口测温模块，主温控模块输出端发热执行系统，将出风口温度值送中央控制单元处理，并根据中央控制单元传输的信号控制发热执行系统的输出功率。

30、优选的，所述的被加热物测温模块接收端连接被加热物温度传感器，所述出风口测温模块接收端连接出风口主温控温度传感器。

31、优选的，还包括箱内热空气测温模块，所述箱内热空气测温模块接收端连接箱内热空气温度传感器。

32、优选的，还包括超温检测温控仪表，所述超温检测温控仪表的接收端连接超温监测温度传感器，输出端连接发热执行系统，当温度达到设定值时，关闭发热执行系统。

33、本发明的有益效果是：

34、1）能实现对被加热物温度的直接控制，通过配备被加热物温度传感器，将被加热物实测温度传给温控系统，再根据情况调节主控设定温度和加热器，实现对被加热物温度的间接控制。

35、2）缩短升温时间，物体升温时滞后于烘箱空气升温速度的，通过提高烘箱环境的热空气温度，提高被加热物的升温速度，快速到达保温状态，到达节约升温时的效果。

36、3）使用快速加热时，由控制系统辅助确定快速加热升温段停止加热修正量和停止加热的监控温度点，缩短单纯人工确认这两个参数所需的试验时间和过程。

37、4）自动进行被加热物保温阶段判断、保温计时及保温控制：如果升温阶段检测被加热物到达工艺温度下限值，则确认被加热物体进入保温阶段，系统进入保温程序，保温中计算被加热实际温度与工艺温度的偏差值的处理（时间积分或比例处理），用处理结果对主温控的保温设定值进行修正，实现被加热实际温度围绕工艺温度波动的控制。

38、5）较普通烘箱更能全面反应烘箱的实际工作情况：本发明所述的烘箱加热系统，除独立的超温传感器和控制器外，还设置有三种温度类传感器，第一种为可直接测量被测物体温度的传感器，第二种为可测量被加热物周围的空气温度的传感器，第三种为测量出风口处的主温控传感器。可实时监控被加热物体的实际温度、被加热物体附件热空气温度、出风口温度，而普通烘箱除超温传感器外只有一个直接测量热空气温度的传感器（在烘箱工作室内或出风口处）。