專利名稱：一種熱處理控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料熱處理工藝控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱處理控制系統(tǒng)和控制方法。
背景技術(shù)：
在金屬材料熱處理行業(yè)中，金屬材料的冶煉、退火與正火溫度、淬火與回火溫度等對(duì)于金屬材料的組織、機(jī)械性能和加工性能都有著決定性的影響，因而加熱爐的溫度控制需要非常準(zhǔn)確?，F(xiàn)有熱處理爐用的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般都是由感溫元件、基地式儀表與執(zhí)行器組成的定值單參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，熱處理工藝通常都采用的是將爐溫保持在一個(gè)給定數(shù)值的控制方案。實(shí)際使用過程中，加工件的熱處理過程一般比較復(fù)雜，需分多個(gè)階段且在不同的溫度條件下對(duì)加工件進(jìn)行熱處理，因而溫度調(diào)整次數(shù)比較頻繁。如果在熱處理過程中溫度控制不準(zhǔn)確，很容易出現(xiàn)“過熱”現(xiàn)象，當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)溫度，其原子的擴(kuò)散移動(dòng)很容易進(jìn)行，晶粒也因此而增大，產(chǎn)生粗大的奧氏體晶粒，而粗大的奧氏體晶粒在以后冷卻下會(huì)變得同樣粗大晶粒的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，從而使鋼的機(jī)械性能，特別是沖擊韌性值顯著下降，引起淬火過程變形或開裂現(xiàn)象。現(xiàn)有技術(shù)中，熱處理技術(shù)主要是監(jiān)測記錄加熱爐的溫度，然后發(fā)出提示，人們收到提示后，人工對(duì)熱處理的下一步進(jìn)行操作。這樣的技術(shù)自動(dòng)化程度不高，而且溫度控制不準(zhǔn)確，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，熱處理質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，而且浪費(fèi)資源，增加了成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種可根據(jù)輸入的工藝溫度曲線準(zhǔn)確控制加熱爐溫度的熱處理控制系統(tǒng)及其控制方法，以解決熱處理過程中加熱爐溫度控制不準(zhǔn)確的問題。為了解決上述問題，本發(fā)明按以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:本發(fā)明所述一種熱處理控制系統(tǒng)，包括用于顯示加熱爐溫度的觸摸屏、與觸摸屏連接的控制器和放置在加熱爐內(nèi)并且與控制器連接的一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，所述控制器與加熱爐之間連接有用于調(diào)節(jié)加熱爐溫度的變頻器；所述控制器用于控制所述變頻器調(diào)節(jié)加熱爐溫度。進(jìn)一步的，所述控制器包括用于檢測溫度的溫度監(jiān)測模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。進(jìn)一步的，為了更靈活控制加熱爐的溫度，所述的變頻器為電壓/頻率全分離變頻器。進(jìn)一步的，所述放置在加熱爐內(nèi)的溫度傳感器為K型熱電偶或J型熱電偶。一種熱處理控制方法，包括:控制器將接收到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至變頻器；所述變頻器按照所述溫度數(shù)據(jù)對(duì)加熱爐的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；控制器 監(jiān)測加熱爐的溫度，當(dāng)所述加熱爐溫度值等于接收到的溫度數(shù)據(jù)時(shí)，所述控制器控制變頻器停止對(duì)加熱爐溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述控制器控制所述變頻器對(duì)所述加熱爐溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括:當(dāng)所述加熱爐溫度高于所述接收到的溫度數(shù)據(jù)時(shí)，所述控制器控制所述變頻器將所述加熱爐溫度降低，或，當(dāng)所述加熱爐溫度低于所述接收到的溫度數(shù)據(jù)時(shí)，所述控制器控制所述變頻器將所述加熱爐溫度升高。所述控制器通過所述加熱爐內(nèi)的溫度傳感器實(shí)時(shí)或定時(shí)監(jiān)測所述加熱爐的溫度。在所述控制器將接收到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至變頻器之前，包括:所述控制器根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)繪制溫度曲線，并將所述溫度曲線顯示在觸摸屏上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:1、通過觸摸屏輸入溫度曲線的關(guān)鍵點(diǎn)，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，形成工藝曲線輸出，可與原工藝處理曲線進(jìn)行比較控制、分析，提高熱處理控制質(zhì)量。2、采用變頻器中電壓/頻率全分離技術(shù)，對(duì)爐體功率溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，減少了能量的損耗，達(dá)到節(jié)能的目的，并且保證了熱處理的質(zhì)量。3、變頻器、控制器和A/D、A/D模塊組成閉環(huán)反饋控制，再利用控制器的PID控制，更準(zhǔn)確地控制爐體溫度。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中:圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的系統(tǒng)控制圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中控制器及模塊輸入/輸出(Input/Output, I/O)接線圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的爐體運(yùn)行及控制信號(hào)主控圖；圖4是9Mn2V模具鋼球化退火工藝曲線圖。圖中:1_觸摸屏，2-控制器，21-溫度監(jiān)測模塊，22-數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，23-模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，3-變頻器，4-加熱爐，5-K型熱電偶。
具體實(shí)施例方式如圖1 圖3所示，本發(fā)明所述一種熱處理控制系統(tǒng)，包括觸摸屏1、通過串口(例如RS242或RS244)與觸摸屏I連接的控制器2、通過串口與控制器2連接的變頻器3和放置于加熱爐4內(nèi)不同位置并且與控制器連接的K型熱電偶6。所述控制器2包括溫度監(jiān)測模塊21、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊22和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊23，例如，可以采用匯川H2U-2624，需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例包括但不限于上述提供的控制器，任何帶有溫度監(jiān)測21模 塊、數(shù)模22和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊23的控制器均可以作為本發(fā)明實(shí)施例的控制器；所述變頻器3具有電壓/頻率全分離技術(shù)，例如，可以采用MD380，需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例包括但不限于上述提供的變頻器，任何帶有電壓/頻率全分離技術(shù)的變頻器都可作為本發(fā)明實(shí)施例中的變頻器；所述變頻器3與控制器2和溫度傳感器5組成閉環(huán)反饋控制。所述溫度傳感器5為K型熱電偶，該溫度傳感器5與溫度監(jiān)測模塊31相連接。根據(jù)圖1 圖3所示，連接H2U-2624控制器2和MD380變頻器3，H2U-2624控制器2的YlO端通過空氣開頭KM1，與MD380變頻器3的電源輸入端R、S、T連接；通過空氣開頭KM2，與MD380變頻器3的負(fù)載輸出端U、V、W連接；H2U_2624控制器2的Y17端與MD380變頻器3的DIl端子連接，H2U-2624控制器2的COM5端與MD380變頻器3的GND端子連接。而MD380變頻器3的Al2與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，形成閉環(huán)控制電路。下面以9Mn2V模具鋼的球化退火工藝為例，對(duì)本發(fā)明所述一種熱處理控制系統(tǒng)的工作方法進(jìn)行說明:如圖4所示，其中723V為Acl溫度，即珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度，AB的時(shí)間間隔為3小時(shí)，CD的時(shí)間間隔為6小時(shí)，首先根據(jù)9Mn2V模具鋼的球化退火工藝曲線圖，將工藝曲線上的760°C、723°C、700°C和500°C這幾個(gè)溫度關(guān)鍵點(diǎn)通過觸摸屏I輸入，輸入之后顯示屏上顯示出工藝溫度的曲線，并且將該溫度數(shù)據(jù)經(jīng)過串口(例如RS232、RS485等)輸送至控制器，控制器輸出信號(hào)給變頻器，從而對(duì)加熱爐4進(jìn)行加熱，爐溫上升到780°C，經(jīng)過可編程處理器3的PID調(diào)節(jié)，爐溫下降至760°C，然后再加熱至780°C，再下降至760°C，如此循環(huán)3小時(shí)。開始停電，進(jìn)行自然降溫至680°C后控制器再發(fā)出控制命令，啟動(dòng)變頻器3工作，當(dāng)溫度上升至700°C后，通過可編程處理器3的PID調(diào)節(jié)，使?fàn)t溫降為680°C后再升溫7000C，如此循環(huán)6小時(shí)，然后自然降溫到500°C，打開門，讓加熱爐自然冷卻，過程結(jié)束。如圖2 圖3所示，爐體加熱運(yùn)行過程，合上QFl空氣開關(guān)，觸摸屏、變頻器MD380、控制器H2U-2624及相關(guān)的模塊開始工作，爐體開始升溫，溫度監(jiān)測模塊21中的溫度傳感器5反饋溫度模擬量，經(jīng)控制器2·進(jìn)行模數(shù)處理，處理結(jié)果通過D/A模塊22及A/D模塊23進(jìn)行模數(shù)輸出，其中D/A輸出的模擬信號(hào)與MD380的Al2組成閉環(huán)反饋控制電路，再由MD380的V/F全分離技術(shù)和H2U-2624的PID控制調(diào)節(jié)，使其輸出信號(hào)增加，加大MD380的電壓輸出，使?fàn)t體溫度得到快速上升。在加熱過程中，控制器根據(jù)工藝曲線的溫度數(shù)據(jù)以每0.2
0.5秒輸出一次調(diào)整信號(hào)，此信號(hào)與H2U-2624控制器2、溫度傳感器5、MD380變頻器3等形成系統(tǒng)閉環(huán)控制，當(dāng)達(dá)到目標(biāo)值后，可編程控制品3經(jīng)過PID運(yùn)算，使其輸出信號(hào)減小，MD380的輸出信號(hào)隨之減小，從而使加熱爐4的溫度下降，經(jīng)過實(shí)時(shí)監(jiān)測到的溫度與原來輸入的工藝溫度曲線對(duì)比，持續(xù)發(fā)出調(diào)整信號(hào)，能靈活、準(zhǔn)確地控制加熱爐4的溫度，提高熱處理的質(zhì)量，節(jié)約了能源，簡化了操作，提高了生產(chǎn)效率，本發(fā)明能廣泛應(yīng)用于熱處理技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)施例所述一種熱處理控制系統(tǒng)的其它結(jié)構(gòu)參見現(xiàn)有技術(shù)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，故凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種熱處理控制系統(tǒng)，包括用于顯示加熱爐溫度的觸摸屏、與觸摸屏連接的控制器和放置在加熱爐內(nèi)并且與控制器連接的一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，其特征在于:所述控制器與加熱爐之間連接有用于調(diào)節(jié)加熱爐溫度的變頻器；所述控制器用于控制所述變頻器調(diào)節(jié)加熱爐溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的熱處理控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括用于檢測溫度的溫度監(jiān)測模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述熱處理控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的變頻器為電壓/頻率全分離變頻器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱處理控制系統(tǒng)，其特征在于:所述觸摸屏與控制器通過串口連接，所述控制器與變頻器通過串口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱處理控制系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感器為K型熱電偶或J型熱電偶。
6.一種熱處理控制方法，其特征在于，包括: 控制器將接收到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至變頻器； 所述變頻器按照所述溫度數(shù)據(jù)對(duì)加熱爐的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)； 控制器監(jiān)測加熱爐的溫度，當(dāng)所述加熱爐溫度值等于接收到的溫度數(shù)據(jù)時(shí)，所述控制器控制變頻器停止對(duì)加熱爐溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱 處理控制方法，其特征在于，所述控制器控制所述變頻器對(duì)所述加熱爐溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，包括: 當(dāng)所述加熱爐溫度高于所述接收到的溫度數(shù)據(jù)時(shí)，所述控制器控制所述變頻器將所述加熱爐溫度降低，或， 當(dāng)所述加熱爐溫度低于所述接收到的溫度數(shù)據(jù)時(shí)，所述控制器控制所述變頻器將所述加熱爐溫度升高。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱處理控制方法，其特征在于，所述控制器通過所述加熱爐內(nèi)的溫度傳感器實(shí)時(shí)或定時(shí)監(jiān)測所述加熱爐的溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱處理控制方法，其特征在于，在所述控制器將接收到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至變頻器之前，包括: 所述控制器根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)繪制溫度曲線，并將所述溫度曲線顯示在觸摸屏上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種屬于金屬冶煉熱處理技術(shù)領(lǐng)域的熱處理控制系統(tǒng)及其控制方法，包括觸摸屏、與觸摸屏連接的控制器和具有V/F全分離技術(shù)的變頻器，所述控制器帶有溫度監(jiān)測模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，可在觸摸屏上輸入的幾個(gè)溫度關(guān)鍵點(diǎn)，經(jīng)過描繪處理，轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟惹€，控制器儲(chǔ)存溫度信息，然后將控制信號(hào)輸出至變頻器，通過變頻器的V/F分離技術(shù)，控制器的PID智能控制，準(zhǔn)確地控制加熱爐的溫度，以更好地完成金屬材料熱處理工藝，避免了熱處理過程中加熱過度或者加熱不足，讓金相組織不完全轉(zhuǎn)化，從而影響材料的機(jī)械性能的問題，由于控制準(zhǔn)確，節(jié)約了熱處理的時(shí)間，同時(shí)減少了能源的浪費(fèi)。
文檔編號(hào)C21D11/00GK103243214SQ20131016481
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者王建軍, 溫惠萍, 劉榮京, 賀秀英, 李集祥, 肖南京 申請(qǐng)人:韶關(guān)市第二高級(jí)技工學(xué)校實(shí)習(xí)工廠