一种感应炉水温恒定自动控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种感应炉水温恒定自动控制系统，包括感应炉本体，感应炉本体为包括内筒和外筒的空心圆柱体结构。外筒侧面固定有一送棒器，送棒器上固定装有卡盘，卡盘位于感应炉本体正上方。外筒顶部侧面与进水管和出水管连通；进水管和出水管上分别安装有阀门A和阀门B。系统还包括加热器、温度传感器、液体流量计、光敏传感器、阀门A和阀门B且均与PLC控制器相连。本发明专利技术还公开了感应炉水温恒定自动控制系统的控制方法，通过炉内加热器、温度控制器、PLC控制器、温度传感器、液体流量计以及管道输送阀门的共同作用，实现了对感应炉水温恒定自动控制的目的，结构简单，工艺稳定，滞后减小，效果明显，利于光纤制造业大范围推广使用。

【技术实现步骤摘要】
感应炉水温恒定自动控制系统的控制方法
本专利技术涉及自动化控制领域，具体涉及一种感应炉水温恒定自动控制系统及方法。
技术介绍
温度控制系统在工业制造领域应用非常广泛。在需要感应炉加热制造业中，感应炉的水温控制对工艺，对感应炉的使用寿命有着很大的影响，但由于感应炉的加热系统工艺复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，因此感应炉水温自动控制系统对温度控制调节器的要求极高。现有技术中一般采用PID控制来调节水循环系统温度。PID控制有比例、积分和微分三种控制方式，每一种控制方式都有其独特的控制特点。比例控制是一种最基本的控制方式，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系，具有反映速度快、控制及时的特点，但不能消除系统的稳态误差。积分控制的输出与输入误差信号的积分成正比关系，可以消除系统的稳态误差，积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大，从而推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到稳态误差为零，但是积分控制存在滞后特点，不能快速的对误差进行有效的控制调节。微分控制的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系，自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳，其原因是由于存在有较大惯性组件或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。这时系统需要引入微分作用，来预测误差变化的趋势，避免被控量的严重超调。目前，感应炉在加热过程中的温度都达到上千度，加热炉炉壳内需通过冷却水进行冷却，为防止冷却水流量过大或过小（长时间流量过大，会导致炉壳承受压力过大，易发生变形，长时间流量过小，炉壳的冷却效果不好，影响加热炉使用寿命），一般是在冷却水水路中添加冷却水流量计，用于监控冷却水流量。但一般仅仅只能控制水的流量，却不能够对水循环的水温系统进行自动控制，所以我们需要在保证工艺稳定且不存在控制滞后的条件下，对感应炉的水温进行恒定自动控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种有效的、稳定的感应炉水温恒定自动控制系统及方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种感应炉水温恒定自动控制系统，所述系统包括感应炉本体，所述感应炉本体包括外筒和套嵌于外筒内的内筒。所述感应炉本体正上方通过送棒器连接固定有一卡盘，所述送棒器一端与所述卡盘固定连接，所述送棒器另一端与所述外筒的外壁固定连接。所述外筒顶部侧面开有冷却水进水口，所述外筒底部侧面开有冷却水出水口，所述进水口和出水口分别与进水管和出水管连通；所述进水管和出水管上分别安装有阀门A和阀门B。所述系统还包括加热器、PLC控制器、温度传感器、液体流量计、光敏传感器。所述送棒器还与一伺服电机的驱动轴相连，所述伺服电机与所述PLC控制器相连。所述加热器紧贴于内筒的外壁且与所述PLC控制器相连。所述温度传感器紧贴于外筒的内壁且与所述PLC控制器相连。所述液体流量计安装在所述冷却水进水口和阀门A之间的进水管上且与所述PLC控制器相连。所述光敏传感器安装于内筒顶部的内壁且与所述PLC控制器相连。所述阀门A和阀门B均与所述PLC控制器相连。进一步的，所述卡盘与感应炉本体上端的垂直距离为1.5米。进一步的，所述PLC控制器还连接有报警灯。进一步的，所述温度传感器的温度检测范围为-100℃-850℃。进一步的，所述液体流量计的量程为0-50L/min。本专利技术还公开了所述感应炉水温恒定自动控制系统的控制方法，包括如下方法步骤：a.PLC控制器启动，卡盘将光纤预制棒固定，伺服电机通过PLC控制器驱动送棒器将预制棒送入炉内，当炉口位置的光敏传感器检测到预制棒进入时，反馈至PLC控制器后，感应炉的水温恒定自动控制系统启动；b.PLC控制器传送指令给内筒上的加热器，使加热器对炉内筒加热，预制棒慢慢熔化进入拉丝状态；c.同时PLC控制器控制阀门A打开，冷却水通过进水管进入内筒与外筒之间炉内筒进行冷却；d.随着加热器对炉内筒的加热，炉内筒温度渐渐升高，冷却水水温也逐渐升高，温度传感器实时检测炉内水温；e.当水温超过PLC控制器设定好的上限温度时，报警灯亮起，PLC控制器控制加热器停止对炉内筒加热，控制阀门B打开，将水温过高的水经出水管排出,此时，进水管继续对炉内注入冷却水；f.当水温恢复正常时，报警灯熄灭，PLC控制器控制加热器继续对炉内筒加热，控制阀门B关闭，然后返回步骤d；g.进行上述步骤的同时，液体流量计检测冷却水流量，并将结果反馈至PLC控制器,PLC控制器通过与设定的冷却水流量对比，在水流量异常时,及时控制阀门A的开闭来控制流量大小，避免水流对炉壳的冲击压力过大；h.生产结束后，延时关闭，确保感应炉内冷却完全。本专利技术的有益效果如下：1.本专利技术将PLC控制器用于光纤制造中，通过炉内加热器、温度控制器、PLC控制器、温度传感器、液体流量计以及管道输送阀门的共同作用，实现了对感应炉水温恒定自动控制的目的，减小了控制的滞后，结构简单，工艺稳定，效果明显，利于光纤制造业大范围推广使用。2.本专利技术通过PLC控制器控制温度控制器和冷却水输送阀门的开闭，达到了自动控制感应炉水温、减小控制滞后的目的。3.本专利技术通过使用温度传感器和液体流量计来检测冷却水水温和流量，减轻了生产线工作人员的负担，减少了人为因素对光纤制造的影响。4.本专利技术的PLC控制器还连接有报警灯，在系统出现运作异常时，能让生产线工作人员及时注意，一目了然，使用方便。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的控制系统框图。图3为本专利技术的控制系统流程图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。本专利技术公开的一种感应炉水温恒定自动控制系统，该系统包括感应炉本体1，感应炉本体1包括外筒3和套嵌于外筒3内的内筒2，其具体结构为：感应炉本体1正上方通过送棒器4连接固定有一卡盘5，送棒器4一端与卡盘5固定连接，送棒器4另一端与外筒3的外壁固定连接，送棒器4和卡盘5均为本
内常规技术结构，在此不再对其进行赘述。卡盘5位于感应炉本体1正上方，外筒3顶部侧面开有冷却水进水口6，外筒3底部侧面开有冷却水出水口7，进水口6和出水口7分别与进水管8和出水管9连通，进水管8和出水管9上分别安装有阀门A81和阀门B91。该系统还包括加热器10、PLC控制器15、温度传感器11、液体流量计12、光敏传感器13，送棒器4还与一伺服电机14的驱动轴相连，伺服电机14与PLC控制器15相连，加热器10紧贴于内筒2的外壁且与PLC控制器15相连，温度传感器11紧贴于外筒3的内壁且与PLC控制器15相连，液体流量计12安装在冷却水进水口6和阀门A81之间的进水管8上且与PLC控制器15相连，光敏传感器13安装于内筒2顶部的内壁且与PLC控制器15相连，阀门A81和阀门B91均与PLC控制器15相连。作为对本专利技术的进一步优化，卡盘5与感应炉本体1上端的垂直距离为1.5米，使送棒器4能顺利将预制棒通过卡盘5送入感应炉本体1内。PLC控制器15还连接有报警灯，方便生产线人员对生产过程进行观察。温度传感器11的温度检测范围为-100℃-850℃，液体流量计12的量程为0-50L/min，符合生产线实际要求。如图3所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应炉水温恒定自动控制系统，所述系统包括感应炉本体（1），其特征在于：所述感应炉本体（1）包括外筒（3）和套嵌于外筒（3）内的内筒（2）；所述感应炉本体（1）正上方通过送棒器（4）连接固定有一卡盘（5），所述送棒器（4）一端与所述卡盘（5）固定连接，所述送棒器（4）另一端与所述外筒（3）的外壁固定连接；所述外筒（3）顶部侧面开有冷却水进水口（6），所述外筒（3）底部侧面开有冷却水出水口（7），所述进水口（6）和出水口（7）分别与进水管（8）和出水管（9）连通；所述进水管（8）和出水管（9）上分别安装有阀门A（81）和阀门B（91）；所述系统还包括加热器（10）、PLC控制器（15）、温度传感器（11）、液体流量计（12）、光敏传感器（13）；所述送棒器（4）还与一伺服电机（14）的驱动轴相连，所述伺服电机（14）与所述PLC控制器（15）相连；所述加热器（10）紧贴于内筒（2）的外壁且与所述PLC控制器（15）相连；所述温度传感器（11）紧贴于外筒（3）的内壁且与所述PLC控制器（15）相连；所述液体流量计（12）安装在所述冷却水进水口（6）和阀门A（81）之间的进水管（8）上且与所述PLC控制器（15）相连；所述光敏传感器（13）安装于内筒（2）顶部的内壁且与所述PLC控制器（15）相连；所述阀门A（81）和阀门B（91）均与所述PLC控制器（15）相连。...

【技术特征摘要】
1.感应炉水温恒定自动控制系统的控制方法，所述自动控制系统包括感应炉本体（1），所述感应炉本体（1）包括外筒（3）和套嵌于外筒（3）内的内筒（2）；所述感应炉本体（1）正上方通过送棒器（4）连接固定有一卡盘（5），所述送棒器（4）一端与所述卡盘（5）固定连接，所述送棒器（4）另一端与所述外筒（3）的外壁固定连接；所述外筒（3）顶部侧面开有冷却水进水口（6），所述外筒（3）底部侧面开有冷却水出水口（7），所述进水口（6）和出水口（7）分别与进水管（8）和出水管（9）连通；所述进水管（8）和出水管（9）上分别安装有阀门A（81）和阀门B（91）；所述系统还包括加热器（10）、PLC控制器（15）、温度传感器（11）、液体流量计（12）、光敏传感器（13）；所述送棒器（4）还与一伺服电机（14）的驱动轴相连，所述伺服电机（14）与所述PLC控制器（15）相连；所述加热器（10）紧贴于内筒（2）的外壁且与所述PLC控制器（15）相连；所述温度传感器（11）紧贴于外筒（3）的内壁且与所述PLC控制器（15）相连；所述液体流量计（12）安装在所述冷却水进水口（6）和阀门A（81）之间的进水管（8）上且与所述PLC控制器（15）相连；所述光敏传感器（13）安装于内筒（2）顶部的内壁且与所述PLC控制器（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋小龙，张帆，朱刘盅，贾泽峰，江金金，苏海燕，薛驰，刘志忠，曹珊珊，
申请(专利权)人：中天科技光纤有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32