專利名稱：工業網絡環境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種溫控系統，屬于自動化控制領域，特別涉及一種用于工業網
絡環境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統。
背景技術：
隨著科學技術的進步與發展，對熱加工制品的質量和性能要求越來越高，其熱加 工過程采用的電加熱控制系統也在不斷更新和完善。傳統的電加熱控制系統采用繼電器控 制方式，自動化程度低、對電網沖擊大、能耗及設備維護費高，一直制約著電加熱系統的推 廣和大范圍應用。但由于電加熱方式具有高效、節能、環保等優點，符合國家產業要求，對周 圍環境影響較小，也深受廣大企業的青睞和重視。特別是被廣泛使用的、在以電爐為主要控 制對象的立式電加熱爐上，同其它一些工業對象一樣，它具有大滯后、非線性、強耦合等特 點，另外受控對象的熱惰性大，升溫快，降溫慢，對于這類復雜的控制對象，僅用常規的PID 算法難以完成良好的控溫任務。而缺乏了先進溫控系統與之相配套，立式電加熱爐在電加 熱過程中均溫過程的測量與控制就成為現有加熱技術的一大難點，其后果也直接影響了產 品的加工質量和加工效率，阻礙了熱加工制品的發展。如何改進和提高立式電加熱爐熱加 工過程的自動化控制程度，完善控制系統，使之符合現代化生產的需要，就成為本實用新型 要解決的問題。
發明內容鑒于上述現有技術的不足，本實用新型旨在提供一種無觸點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。 本實用新型是通過以下技術方案來實現的 工業網絡環境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統，包括加熱單元、檢測單元 和功率單元，加熱單元包括瓷套管和位于瓷套管外側的加熱元件，檢測單元為熱電偶，熱電 偶連接在被加熱元件上，功率單元與加熱元件連通，功率單元負責加熱元件的電流控制，還 包括PLC控制單元和上位機監控單元，PLC控制單元分別與功率單元、熱電偶和上位機監控 單元連接，PLC控制單元接收熱電偶信號后通過功率單元控制加熱元件工作，上位機監控單 元通過以太網與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應連通。中央處理器利 用模糊控制算法進行信息處理，模擬量輸入模塊用于輸入信號處理的模糊量化和模糊化環 節，模擬量輸出模塊用于輸出解模糊化的模糊判決環節。 所述上位機監控單元為一個或一個以上的計算機，計算機通過以太網與PLC控制 單元連通。 本實用新型所述的工業網絡環境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統，改變傳統的加熱方式和控制方式，將無污染、加熱快的電加熱過程與先進的計算機軟、硬件技術完 美結合起來，依據PLC控制單元實現加熱元件的智能控制，大大提高了加熱過程的控制質 量和控制效率。整個結構簡單方便，運行可靠，系統運行無噪音、無污染，可實現精確控溫、 自動調節，具有高效節能、環保降耗等優點。
圖1為本實用新型的結構示意框圖。
具體實施方式
以下結合附圖1對本實用新型做進一步的描述 本實用新型所述的工業網絡環境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統，包括加 熱單元、檢測單元、功率單元4、 PLC控制單元5和上位機監控單元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，電阻絲加熱方便、快速、無污染。檢 測單元為兩個熱電偶3，熱電偶3連接在被加熱元件12上，熱電偶3可不斷探測被加熱元 件12兩端的溫度變化，保證溫度掌握的準確性和及時性。功率單元4與電阻絲分別連通， 功率單元4負責對電阻絲進行電流調整和控制，以滿足不同材料和加熱過程的實際需要。 PLC控制單元5分別與功率單元4、熱電偶3和上位機監控單元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屬于輸入信號處理的模糊量化和模糊 化環節，其用于立式電爐的溫度信號采集與處理，中央處理器9則利用模糊控制算法進行 具體數據計算，利用模糊控制規則，經模糊推理決策控制量，此處的控制規則是把人們的操 作經驗總結歸納而成，模糊控制量經過解模糊化轉換為精確控制量，通過模擬量輸出模塊 11完成解模糊后的精確控制信號輸出，從而最終達到控制功率單元4工作進程的目的。 上位機監控單元6為兩臺計算機7，計算機7通過工業以太網與PLC控制單元5連 通，通過計算機7可以隨時直觀地了解和掌握加熱過程的各個環節并作出判斷，通過PLC控 制單元5完成加熱過程的智能化控制。 加熱過程中，被加熱元件12懸空放置在瓷套管2內，操作PLC控制單元5通過功 率單元4對電阻絲進行加熱控制，電阻絲產生的熱量通過瓷套管2輻射到內部的被加熱元 件12上，被加熱元件12溫度升高。熱電偶3隨時檢測、采集被加熱元件12的表面溫度數 據并傳送到PLC控制單元5的模擬量輸入模塊10上，模擬量輸入模塊10將采集的數據送 入中央處理器9，經中央處理器9進行模糊化處理，模糊算法計算后形成模糊控制量，經解 模糊處理后形成精確控制量，再經模擬量輸出模塊11輸出精確控制量控制功率模塊4進行 電流調整控制，從而自動完成電阻絲加熱溫度的智能化控制過程，依此循環進行，不斷調整 和控制電阻絲的加熱溫度，保證了加熱溫度的可控性、準確性和及時有效性。
權利要求工業網絡環境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統，包括加熱單元、檢測單元和功率單元，所述加熱單元包括瓷套管和位于瓷套管外側的加熱元件；所述檢測單元為熱電偶，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，功率單元負責加熱元件的電流控制，其特征在于，還包括PLC控制單元和上位機監控單元，所述PLC控制單元分別與功率單元、熱電偶和上位機監控單元連接，PLC控制單元接收熱電偶信號后通過功率單元控制加熱元件工作；所述上位機監控單元通過以太網與PLC控制單元連接。
2. 根據權利要求1所述的工業網絡環境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統，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應連通；所述中央處理器利用模糊控制算法進行信息處理；所述模擬量輸入模塊用于輸入信號處理的模糊量化和模糊化環節；所述模擬量輸出模塊用于輸出解模糊化的模糊判決環節。
3. 根據權利要求1所述的工業網絡環境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統，其特征在于，所述上位機監控單元為一個或一個以上的計算機，計算機通過以太網與PLC控制單元連通。
專利摘要本實用新型公開了一種工業網絡環境下的立式電加熱爐智能化模糊溫控系統，包括加熱單元、檢測單元、功率單元、PLC控制單元和上位機監控單元，PLC控制單元分別與功率單元、檢測單元和上位機監控單元連接，PLC控制單元接收檢測單元信號后通過功率單元控制加熱元件工作，上位機監控單元通過以太網與PLC控制單元連接。其控制方式將無污染、加熱快的電加熱過程與先進的計算機軟、硬件技術完美結合起來，依據PLC控制單元實現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量和效率。整個結構運行可靠、無噪音、無污染，可實現精確控溫、自動調節，具有高效節能、環保降耗等優點。
文檔編號G05B19/418GK201540498SQ20092017997
公開日2010年8月4日 申請日期2009年12月9日 優先權日2009年12月9日
發明者吳雪濤, 李紅星, 滕飛 申請人:北京聯合大學