本实用新型涉及电气控制技术领域，尤其涉及一种红外控温装置和系统。
背景技术：
本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
通过熔炼方法制备合金时，钢液温度波动会对最终产品性能产生巨大影响，所以精确控制钢液温度对合金生产具有重大意义。
然而传统的测温方法都是采用接触式热电偶来进行测温的，对于采用中频感应加热的设备，传统的测温手段易受中频磁场的干扰，目前普遍的测温的方法是测温前先将中频电源关闭，将热电偶插入钢液中，待测温结束后将热电偶取出，再重新打开中频电源进行加热。
这种接触式的测温方法只能实现间断性的测温，并且测量的温度比实际温度偏低，难以精确的控制钢液的温度。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种红外控温装置和系统，用以精确控制钢液温度，提高合金产品性能。
本发明实施例提供一种红外控温装置，包括红外测温仪和可编程控制器PLC控制器，所述红外测温仪的信号输出端与所述PLC控制器的输入端相连，所述PLC控制器的输出端与中频电源的控制输入端相连，其中：
所述红外测温仪，用于根据测量的钢液温度生成测量信号；通过所述信号输出端向所述PLC控制器输出测量信号；
所述PLC控制器，用于根据预先存储的温度设定值和所述红外测温仪输出的测量信号确定温度调整值；根据确定出的温度调整值向所述中频电源输出控制信号，使得所述中频电源根据所述控制信号调整输出功率以控制所述钢液温度。
在一个可能的实施例中，所述测量信号为模拟信号；所述PLC控制器包括中央处理单元CPU模块、比例积分微分PID控制模块和数/模D/A转换模块，其中：
所处CPU模块，用于存储预先设置的温度设定值；以及根据所述PID控制模块发送的温度调整值生成数字控制信号并发送给所述D/A转换模块；
所述PID控制模块，用于通过所述输入端接收所述红外测温仪输出的测量信号；并将所述测量信号转换为数字信号；从所述CPU模块获取所述温度设定值；并根据所述温度设定值和所述测量信号确定温度调整值；并发送给所述CPU模块；
所述D/A转换模块，用于将所述数字控制信号转换为模拟控制信号输出至所述中频电源的控制输入端。
在一个可能的实施例中，所述红外测温仪包括双色红外测温仪。
在一个可能的实施例中，所述红外测温仪的电源端与直流开关电源相连。
本发明实施例提供的红外控温系统，包括红外控温装置以及炉体、感应线圈、坩埚和中频电源，其中，所述坩埚设置于所述炉体内，所述坩埚内盛有钢液；所述感应线圈设置于所述坩埚外部；所述红外控温装置包括红外测温仪和可编程控制器PLC控制器，所述红外测温仪设置于所述炉体内，所述红外测温仪的测温点对准所述坩埚内的钢液；所述红外测温仪的信号输出端与所述PLC控制器的输入端相连，所述PLC控制器的输出端与中频电源的控制输入端相连；所述感应线圈与所述中频电源的控制输出端相连，其中：
所述红外测温仪，用于根据测量的钢液温度生成测量信号；通过所述信号输出端向所述PLC控制器输出测量信号；
所述PLC控制器，用于根据预先存储的温度设定值和所述红外测温仪输出的测量信号确定温度调整值；根据确定出的温度调整值向所述中频电源输出控制信号，使得所述中频电源根据所述控制信号调整输出至所述感应线圈的功率以控制所述钢液温度。
在一个可能的实施例中，所述测量信号为模拟信号；所述PLC控制器包括中央处理单元CPU模块、PID(比例积分微分)控制模块和D/A(数/模)转换模块，其中：
所处CPU模块，用于存储预先设置的温度设定值；以及根据所述PID控制模块发送的温度调整值生成数字控制信号并发送给所述D/A转换模块；
所述PID控制模块，用于通过所述输入端接收所述红外测温仪输出的测量信号；并将所述测量信号转换为数字信号；从所述CPU模块获取所述温度设定值；并根据所述温度设定值和所述测量信号确定温度调整值；并发送给所述CPU模块；
所述D/A转换模块，用于将所述数字控制信号转换为模拟控制信号输出至所述中频电源的控制输入端。
在一个可能的实施例中，所述红外测温仪包括双色红外测温仪。
在一个可能的实施例中，所述红外测温仪的电源端与直流开关电源相连。
在一个可能的实施例中，所述感应线圈通过水冷电缆与所述中频电源的控制输出端相连。
本实用新型提供的红外控温装置和系统，通过红外测温仪持续测量钢液的温度，并生成测量信号发送给PLC控制器，由PLC控制器结合预先存储的温度设定值和接收到的测量信号确定温度调整值并输出控制信号至中频电源，由中频电源根据接收到的控制信号调整输出功率来控制钢液温度，由此，实现了连续对钢液温度进行测量并根据测量结果进行精确控制，提高了合金产品的性能。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型中，红外控温装置的结构示意图；
图2为本实用新型中，红外控温系统的结构示意图。
图示说明：1、炉体；2、感应线圈；3、坩埚；4、红外测温仪；5、PLC控制器；6、中频电源；7、水冷电缆；51、CPU模块；52、PID控制模块；53、D/A转换模块。
具体实施方式
为了精确控制钢液温度，提高合金产品的性能，本发明实施例提供了一种红外控温装置和系统。
以下结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，并且在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，其为实用新型提供的红外控温装置的结构示意图，包括红外测温仪4和PLC控制器5，所述红外测温仪4的信号输出端与所述PLC控制器5的输入端相连，所述PLC控制器5的输出端与中频电源6的控制输入端相连，其中：
所述红外测温仪4，用于根据测量的钢液温度生成测量信号；通过所述信号输出端向所述PLC控制器5输出测量信号；
所述PLC控制器5，用于根据预先存储的温度设定值和所述红外测温仪4输出的测量信号确定温度调整值；根据确定出的温度调整值向所述中频电源6输出控制信号，使得所述中频电源6根据所述控制信号调整输出功率以控制所述钢液温度。
具体实施时，红外测温仪4固定在炉体内，其电源端与直流开关电源相连，并使其测温点对准熔炼坩埚内的钢液，根据测量到的钢液温度生成测量信号通过信号输出端输出至PLC(可编程控制器)控制器内，在PLC内部进行PID(比例积分微分)运算后，输出控制信号至中频电源，进而改变中频电源的输出功率。
本实用新型控温装置结构简单，控温精度高，解决了传统接触式测温方法易受中频电源干扰、难以长时间测温的问题。
在一个实施例中，PLC控制器5包括中央处理单元CPU模块51、PID控制模块52和D/A(数/模)转换器53，其中：
所处CPU模块51，用于存储预先设置的温度设定值；以及根据所述PID控制模块52发送的温度调整值生成数字控制信号并发送给所述D/A转换模块53；
所述PID控制模块52，用于通过所述输入端接收所述红外测温仪4输出的测量信号；并将所述测量信号转换为数字信号；从所述CPU模块51获取所述温度设定值；并根据所述温度设定值和所述测量信号确定温度调整值；并发送给所述CPU模块51；
所述D/A转换模块53，用于将所述数字控制信号转换为模拟控制信号输出至所述中频电源6的控制输入端。
优选地，红外测温仪输出的测量信号为4-20mA的模拟信号。红外测温仪的防护等级为IP65，更佳地，为了排除炉体内粉尘对温度测量结果的干扰，红外测温仪可以采用高温双色测温仪。具体实施时，红外测温仪的模拟信号输出到PLC控制器内的PID控制模块中，先转换成数字信号，然后将数字信号与温度设定值进行比较，并进行PID运算得到温度调整值，将运算结果传输到PLC控制器5的CPU模块中。PLC控制器的CPU模块根据PID控制模块输出的温度调整值生成控制信号，将控制信号传输至D/A转换模块，由D/A转换模块转换为4-20mA的模拟信号，输出到中频电源的控制输入端。优选地，中频电源根据D/A转换模块输出的4-20mA的模拟信号，自动调节输出到感应线圈的功率，从而实现钢液温度的闭环控制。
在一个实施例中，所述红外测温仪4可以为福禄克EIRL型。
为了更好地理解本实用新型，以下结合具体的实施对本实用新型的实施过程进行说明。
具体实施时，将红外测温仪4的电源线和信号输出线通过炉体上的接线法兰引出，电源线连接到直流24V的开关电源上，信号输出线连接到PLC控制器5的PID控制模块52的输入通道上。
以PLC控制器5的CPU模块以三菱Q02CPU模块，PID控制模块以Q64TCN，D/A转换模块以Q64DAN为例，操作前预先在PLC控制器5内部设置好程序，并设定好温度设定值。PID控制模块52将接收到的温度模拟信号转换成数字信号，与CPU模块进行通讯，将测量的温度值与CPU模块内部存储的温度设定值进行比较，进行PID运算，将运算结果传输至CPU模块中，经D/A转换模块输出4-20mA的模拟量控制信号。中频电源6以东方四通PZGS-250kW型IGBT逆变中频感应电源为例说明，将D/A转换模块输出的控制信号连接到中频电源6的控制信号输入端，将“手动/自动”开关打到“自动”档上，此时中频电源6可根据接收到的控制信号自动调节输出功率。
本实用新型提供的红外控温装置可以实现连续测温，测温精度不受炉内粉尘影响，控温响应迅速，在控温过程中不产生耗材，节省了成本，可应用于感应炉的钢液温度精确控制。
基于同一构思，本实用新型实施例中还提供了一种红外控温系统，由于上述系统解决问题的原理与红外控温装置相似，因此上述系统的实施可以参见红外控温装置的实施，重复之处不再赘述。
如图2所示，其为本发明实施例提供的红外控温系统的结构示意图，包括炉体1、感应线圈2、坩埚3，中频电源6和红外控温装置，所述红外控温装置包括红外测温仪4和PLC控制器5，其中：所述坩埚3设置于所述炉体1内，所述坩埚3内盛有钢液；所述感应线圈2设置于所述坩埚3外部；所述红外测温仪4设置于所述炉体1内，其外侧安装有一层隔热保护套；所述红外测温仪4的测温点对准所述坩埚3内的钢液；所述红外测温仪4的信号输出端与所述PLC控制器5的输入端相连，所述PLC控制器5的输出端与中频电源6的控制输入端相连；所述感应线圈2与所述中频电源6的控制输出端相连。
具体实施时，所述红外测温仪4，用于根据测量的钢液温度生成测量信号；通过所述信号输出端向所述PLC控制器5输出测量信号；所述PLC控制器5，用于根据预先存储的温度设定值和所述红外测温仪4输出的测量信号确定温度调整值；根据确定出的温度调整值向所述中频电源6输出控制信号，使得所述中频电源6根据所述控制信号调整输出功率以控制所述钢液温度。
优选地，在一个实施例中，PLC控制器5包括中央处理单元CPU模块51、PID控制模块52和D/A(数/模)转换器53，其中：
所处CPU模块51，用于存储预先设置的温度设定值；以及根据所述PID控制模块52发送的温度调整值生成数字控制信号并发送给所述D/A转换模块53；
所述PID控制模块52，用于通过所述输入端接收所述红外测温仪4输出的测量信号；并将所述测量信号转换为数字信号；从所述CPU模块51获取所述温度设定值；并根据所述温度设定值和所述测量信号确定温度调整值；并发送给所述CPU模块51；
所述D/A转换模块53，用于将所述数字控制信号转换为模拟控制信号输出至所述中频电源6的控制输入端。
优选地，所述红外测温仪4包括双色红外测温仪。
优选地，所述红外测温仪4的电源端与直流开关电源相连。
优选地，所述感应线圈2通过水冷电缆7与所述中频电源6的控制输出端相连。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。