專利名稱：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種溫控系統(tǒng)，屬于自動(dòng)化控制領(lǐng)域，特別涉及一種用于工業(yè)網(wǎng)
絡(luò)環(huán)境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，對(duì)熱加工制品的質(zhì)量和性能要求越來(lái)越高，其熱加 工過(guò)程采用的電加熱控制系統(tǒng)也在不斷更新和完善。傳統(tǒng)的電加熱控制系統(tǒng)采用繼電器控 制方式，自動(dòng)化程度低、對(duì)電網(wǎng)沖擊大、能耗及設(shè)備維護(hù)費(fèi)高，一直制約著電加熱系統(tǒng)的推 廣和大范圍應(yīng)用。但由于電加熱方式具有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)要求，對(duì)周 圍環(huán)境影響較小，也深受廣大企業(yè)的青睞和重視。特別是被廣泛使用的、在以電爐為主要控 制對(duì)象的立式電加熱爐上，同其它一些工業(yè)對(duì)象一樣，它具有大滯后、非線性、強(qiáng)耦合等特 點(diǎn)，另外受控對(duì)象的熱惰性大，升溫快，降溫慢，對(duì)于這類(lèi)復(fù)雜的控制對(duì)象，僅用常規(guī)的PID 算法難以完成良好的控溫任務(wù)。而缺乏了先進(jìn)溫控系統(tǒng)與之相配套，立式電加熱爐在電加 熱過(guò)程中均溫過(guò)程的測(cè)量與控制就成為現(xiàn)有加熱技術(shù)的一大難點(diǎn)，其后果也直接影響了產(chǎn) 品的加工質(zhì)量和加工效率，阻礙了熱加工制品的發(fā)展。如何改進(jìn)和提高立式電加熱爐熱加 工過(guò)程的自動(dòng)化控制程度，完善控制系統(tǒng)，使之符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，就成為本實(shí)用新型 要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型旨在提供一種無(wú)觸點(diǎn)控制下的以模糊控制
為核心思想的立式電加熱爐智能溫控系統(tǒng)。 本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統(tǒng)，包括加熱單元、檢測(cè)單元 和功率單元，加熱單元包括瓷套管和位于瓷套管外側(cè)的加熱元件，檢測(cè)單元為熱電偶，熱電 偶連接在被加熱元件上，功率單元與加熱元件連通，功率單元負(fù)責(zé)加熱元件的電流控制，還 包括PLC控制單元和上位機(jī)監(jiān)控單元，PLC控制單元分別與功率單元、熱電偶和上位機(jī)監(jiān)控 單元連接，PLC控制單元接收熱電偶信號(hào)后通過(guò)功率單元控制加熱元件工作，上位機(jī)監(jiān)控單 元通過(guò)以太網(wǎng)與PLC控制單元連接。 所述PLC控制單元包括電源模塊以及與電源模塊電連接的中央處理器、模擬量輸 入模塊和模擬量輸出模塊，模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊分別連接在中央處理器上， 外部熱電偶和功率單元分別與模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊對(duì)應(yīng)連通。中央處理器利 用模糊控制算法進(jìn)行信息處理，模擬量輸入模塊用于輸入信號(hào)處理的模糊量化和模糊化環(huán) 節(jié)，模擬量輸出模塊用于輸出解模糊化的模糊判決環(huán)節(jié)。 所述上位機(jī)監(jiān)控單元為一個(gè)或一個(gè)以上的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)與PLC控制 單元連通。 本實(shí)用新型所述的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)的加熱方式和控制方式，將無(wú)污染、加熱快的電加熱過(guò)程與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)完 美結(jié)合起來(lái)，依據(jù)PLC控制單元實(shí)現(xiàn)加熱元件的智能控制，大大提高了加熱過(guò)程的控制質(zhì) 量和控制效率。整個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單方便，運(yùn)行可靠，系統(tǒng)運(yùn)行無(wú)噪音、無(wú)污染，可實(shí)現(xiàn)精確控溫、 自動(dòng)調(diào)節(jié)，具有高效節(jié)能、環(huán)保降耗等優(yōu)點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述 本實(shí)用新型所述的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統(tǒng)，包括加 熱單元、檢測(cè)單元、功率單元4、 PLC控制單元5和上位機(jī)監(jiān)控單元6。 其中，加熱單元包括瓷套管2和位于瓷套管2外側(cè)的兩套加熱元件l，加熱元件1 選用750W的電阻絲，電阻絲分別纏繞在瓷套管2外側(cè)，電阻絲加熱方便、快速、無(wú)污染。檢 測(cè)單元為兩個(gè)熱電偶3，熱電偶3連接在被加熱元件12上，熱電偶3可不斷探測(cè)被加熱元 件12兩端的溫度變化，保證溫度掌握的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。功率單元4與電阻絲分別連通， 功率單元4負(fù)責(zé)對(duì)電阻絲進(jìn)行電流調(diào)整和控制，以滿足不同材料和加熱過(guò)程的實(shí)際需要。 PLC控制單元5分別與功率單元4、熱電偶3和上位機(jī)監(jiān)控單元6連接，PLC控制 單元5包括電源模塊8以及與電源模塊8分別電連接的中央處理器9、模擬量輸入模塊10 和模擬量輸出模塊11。模擬量輸入模塊10和模擬量輸出模塊11分別連接在中央處理器9 上，并受中央處理器9的控制，外部的兩個(gè)熱電偶3分別與模擬量輸入模塊10連通，功率單 元4與模擬量輸出模塊11連通。模擬量輸入模塊10屬于輸入信號(hào)處理的模糊量化和模糊 化環(huán)節(jié)，其用于立式電爐的溫度信號(hào)采集與處理，中央處理器9則利用模糊控制算法進(jìn)行 具體數(shù)據(jù)計(jì)算，利用模糊控制規(guī)則，經(jīng)模糊推理決策控制量，此處的控制規(guī)則是把人們的操 作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)歸納而成，模糊控制量經(jīng)過(guò)解模糊化轉(zhuǎn)換為精確控制量，通過(guò)模擬量輸出模塊 11完成解模糊后的精確控制信號(hào)輸出，從而最終達(dá)到控制功率單元4工作進(jìn)程的目的。 上位機(jī)監(jiān)控單元6為兩臺(tái)計(jì)算機(jī)7，計(jì)算機(jī)7通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與PLC控制單元5連 通，通過(guò)計(jì)算機(jī)7可以隨時(shí)直觀地了解和掌握加熱過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)并作出判斷，通過(guò)PLC控 制單元5完成加熱過(guò)程的智能化控制。 加熱過(guò)程中，被加熱元件12懸空放置在瓷套管2內(nèi)，操作PLC控制單元5通過(guò)功 率單元4對(duì)電阻絲進(jìn)行加熱控制，電阻絲產(chǎn)生的熱量通過(guò)瓷套管2輻射到內(nèi)部的被加熱元 件12上，被加熱元件12溫度升高。熱電偶3隨時(shí)檢測(cè)、采集被加熱元件12的表面溫度數(shù) 據(jù)并傳送到PLC控制單元5的模擬量輸入模塊10上，模擬量輸入模塊10將采集的數(shù)據(jù)送 入中央處理器9，經(jīng)中央處理器9進(jìn)行模糊化處理，模糊算法計(jì)算后形成模糊控制量，經(jīng)解 模糊處理后形成精確控制量，再經(jīng)模擬量輸出模塊11輸出精確控制量控制功率模塊4進(jìn)行 電流調(diào)整控制，從而自動(dòng)完成電阻絲加熱溫度的智能化控制過(guò)程，依此循環(huán)進(jìn)行，不斷調(diào)整 和控制電阻絲的加熱溫度，保證了加熱溫度的可控性、準(zhǔn)確性和及時(shí)有效性。
權(quán)利要求工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統(tǒng)，包括加熱單元、檢測(cè)單元和功率單元，所述加熱單元包括瓷套管和位于瓷套管外側(cè)的加熱元件；所述檢測(cè)單元為熱電偶，熱電偶連接在被加熱元件上；所述功率單元與加熱元件連通，功率單元負(fù)責(zé)加熱元件的電流控制，其特征在于，還包括PLC控制單元和上位機(jī)監(jiān)控單元，所述PLC控制單元分別與功率單元、熱電偶和上位機(jī)監(jiān)控單元連接，PLC控制單元接收熱電偶信號(hào)后通過(guò)功率單元控制加熱元件工作；所述上位機(jī)監(jiān)控單元通過(guò)以太網(wǎng)與PLC控制單元連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述PLC控制單元包括電源模塊以及與電源模塊電連接的中央處理器、模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊，模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊分別連接在中央處理器上，外部熱電偶和功率單元分別與模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊對(duì)應(yīng)連通；所述中央處理器利用模糊控制算法進(jìn)行信息處理；所述模擬量輸入模塊用于輸入信號(hào)處理的模糊量化和模糊化環(huán)節(jié)；所述模擬量輸出模塊用于輸出解模糊化的模糊判決環(huán)節(jié)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)監(jiān)控單元為一個(gè)或一個(gè)以上的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)與PLC控制單元連通。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統(tǒng)，包括加熱單元、檢測(cè)單元、功率單元、PLC控制單元和上位機(jī)監(jiān)控單元，PLC控制單元分別與功率單元、檢測(cè)單元和上位機(jī)監(jiān)控單元連接，PLC控制單元接收檢測(cè)單元信號(hào)后通過(guò)功率單元控制加熱元件工作，上位機(jī)監(jiān)控單元通過(guò)以太網(wǎng)與PLC控制單元連接。其控制方式將無(wú)污染、加熱快的電加熱過(guò)程與先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)完美結(jié)合起來(lái)，依據(jù)PLC控制單元實(shí)現(xiàn)加熱元件的智能控制，采用模糊控制理論大大提高了控制質(zhì)量和效率。整個(gè)結(jié)構(gòu)運(yùn)行可靠、無(wú)噪音、無(wú)污染，可實(shí)現(xiàn)精確控溫、自動(dòng)調(diào)節(jié)，具有高效節(jié)能、環(huán)保降耗等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201540498SQ20092017997
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者吳雪濤, 李紅星, 滕飛 申請(qǐng)人:北京聯(lián)合大學(xué)