一种伺服加热系统的制作方法_2

文档序号:9108582阅读:来源:国知局
图中未示出),伺服加热系统还包括电感、电容和线圈支架(图中未示出),电感和电容串联连接在感应线圈与感应电源I之间,电感、电容和感应线圈组成串联谐振电路;线圈支架用于支撑感应线圈。
[0042]负载模块2包括与高频感应电源电连接的感应线圈(图中未示出)、供该感应线圈绕设的线圈支架(图中未示出)、设置在该线圈支架内的坩祸(图中未示出)、以及设置在该坩祸与该线圈支架之间的保温层(图中未示出)。将需要加热的工件放置在坩祸上进行加热,同时在坩祸的外层包覆有一层保温层,减少坩祸上的热量的散失,同时保护感应线圈免受坩祸的高温辐射。
[0043]温控模块3与感应电源I连接,用于设定感应电源I的设定输出功率。
[0044]其中,温控模块3为温控表或PLC控制器,包括温度设定模块31、温度控制模块32和温度检测模块33。
[0045]温度设定模块31用于设定感应电源I的加热温度,根据该加热温度得到对应的设定输出功率,该设定输出功率为与过程温控曲线匹配的输出功率或固定的输出功率。
[0046]温度控制模块32与温度设定模块31连接,用于根据设定输出功率输出相应的信号控制感应电源I输出对应恒定功率。
[0047]其中,温度控制模块32包括温度检测模块321和控制模块322。温度检测模块321,用于检测负载模块2的温度。控制模块322,与温度检测模块321和温度设定模块31连接,用于根据设定的加热温度控制感应电源I输出对应恒定功率并判断负载模块2的加热温度是否高于预设值,若负载模块2的加热温度高于预设值,则控制感应电源I停止输出交流电,停止加热。当停止加热后,温度检测模块321再检测负载模块2的加热温度,当采集到的负载模块2的加热温度低于预设值时,则控制模块322控制感应电源I开始输出交流电,开始加热。温度控制模块32为温控表或者PLC (Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)控制器。
[0048]计算控制电路11可以使用DSP (digital signal processor,数字信号处理器)芯片,如德州仪器(Texas Instruments)的TMS320F28015处理器。计算控制单元111和报警单元112设置在该DSP芯片中,用于实现伺服(伺服系统:是使物体的位置、方位、状态等输出,能够跟随输入量(或给定值)的任意变化而变化的自动控制系统)加热,自动跟踪负载模块2的固有频率,进行变频自适应,实现恒定功率输出。
[0049]感应电源I内部还包括电流采集模块14。电流采集模块14,与感应电源I的输出端也即驱动输出电路12的后级,即谐振单元连接,用于采集感应电源I逆变输出的电流信号,通过电路板转换为电压信号后输出。
[0050]计算控制电路11还包括报警单元112和模数转化单元113,模数转化单元113与电流采集模块14连接,用于接收所述电流采集模块14输出的电压信号并转化为数字信号且输出。
[0051]计算控制单元111还与报警单元112和模数转化单元113连接,用于接收来自模数转化单元113输出的数字信号计算并判断驱动输出电路12输入端接入的交流电的电压是否在预设的正常值范围内,若驱动输出电路12输入端接入的交流电的电压大于预设的正常值,则计算控制单元111控制报警单元112发出电压过高报警。其中,根据模数转化单元113输出的数字信号计算出谐振单元的电流值,在根据相关参数计算出谐振单元的电压值,即驱动输出电路12谐振单元的电压值。
[0052]计算控制电路11还与负载模块2连接,计算控制单元111还用于根据检测到的负载模块2的参数计算并判断是否开路或短路,若负载模块2开路,则计算控制单元111控制报警单元112发出开路报警,若负载模块2短路,则计算控制单元111控制报警单元112发出短路报警。
[0053]伺服加热系统还包含时间控制器4,时间控制器4可与温控表串接用来控制感应电源的档位信号或者与交流接触器的线圈串接控制感应电源380V电源的通断。用于控制感应电源在预设的时间段工作或者不工作。
[0054]如图2所示,本实用新型的伺服加热系统的工作流程如下:
[0055]对伺服加热系统上电启动,并初始化参数,且判断感应电源1、负载模块2、温控模块3和时间控制器4之间的连接是否正常且是否能正常工作。
[0056]判断伺服加热系统是否有档位,即判断满足工作的条件,若没有档位,则该伺服加热系统切换至待机状态,当有档位时,继续执行下述步骤。
[0057]检测负载模块2连接是否正常,且负载模块2是否能够正常工作,当负载模块2能够连接正常且能正常工作时,继续执行下述步骤。
[0058]感应电源I启动,温度控制模块32根据设定输出功率对应的温度值与检测到的温度值进行对比,发送对应的功率控制信号至计算控制电路U。计算控制电路11根据接收到的功率控制信号输出调节控制方波至驱动输出电路12,驱动输出电路12输出交流电至负载模块2,负载模块2中的感应线圈通过交流电产生感应磁场。负载模块2中的坩祸根据感应磁场产生涡流,进行加热,同时,坩祸外层包裹的保温层避免了坩祸中的热量散发出去,同时避免了坩祸的高温辐射对感应线圈的影响。
[0059]电流检测模块13经过预设时间便采集驱动输出电路12后级输出端的交流电的负载参数,并将采集到的负载参数输出至计算控制电路11,计算控制电路中的计算控制单元111根据该负载参数计算负载模块2的等效电感量L和等效阻抗,计算控制电路111再根据所需的设定阻抗进行对比生成控制信号并输出至驱动输出电路12,以控制驱动输出电路12输出频率对应频率的交流电。
[0060]驱动输出电路12输出交流电至负载模块2中的感应线圈,感应线圈产生感应磁场,给坩祸加热。同时,电流检测模块13经过预设时间后,再次采集驱动输出电路12后级输出端的交流电的负载参数,并将采集到的负载参数输出至计算控制电路11,计算控制电路11再控制对应驱动输出电路12输出对应频率的交流电。
[0061]同时,温度控制模块32中的温度检测模块321还检测负载模块2中坩祸的温度,并由控制模块322判断坩祸的温度是否高于预设的需要加热的温度值,当坩祸的温度高于预设的需要加热的温度值时,温度控制模块32中的控制模块322停止输出功率控制信号,此时控制驱动输出电路12停止输出交流电至负载模块2中的感应线圈,停止加热,通过坩祸外层包裹的保温层阻止热量的散失。
[0062]采集被加热的坩祸的温度数据,判断坩祸的温度是否低于预设温度值,当坩祸的温度低于预设的温度值时,计算控制电路11重新控制驱动输出电路12输出交流电至负载模块2进行加热。
[0063]并且,在驱动输出电路12工作的同时,电流采集模块14采集整流后的电流信号以及驱动输出电路12后级谐振单元电流信号,驱动输出电路12后级谐振单元电流信号经过内部设置的PCB电路板转化为电压信号后输出至计算控制电路11,计算控制电路11中的模数转化单元113接收该电压信号后将电压信号转化为数字信号并输出至计算控制电路11中的计算控制单元111,计算控制电路11中的计算控制单元111根据该数字信号对应的谐振单元的电流信号判断该电流信号对应的电压值是否在预设的正常值范围内,其中通过谐振单元电源的电流值与谐振单元的电容容值、工作频率计算出谐振电源的电压值。
[0064]当谐振单元的电压值不在预设的正常值范围内,则计算控制单元111控制报警单元112发出电压过高报警,提醒工作人员所选伺服加热系统的机型与谐振电路的线圈不合适,根据需要调整伺服加热系统的机型或者线圈。同时,计算控制电路11中的计算控制
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