基于LabView的热解试验装置的炉温控制系统和方法制造方法及图纸

一种基于LabView的热解试验装置的炉温控制系统和方法，该系统包括工控机、串口服务器、炉温测量模块、调功器电流/电压测量模块及模拟量输出模块。所述工控机通过以太网与所述串口服务器相连。所述炉温测量模块与所述串口服务器的串行端口COM1相连，用于检测试验装置三个区的温度。所述调功器电流/电压测量模块与串行端口COM2相连，用于测量功率输出线上的电压。所述模拟量输出模块与串行端口COM3相连，用于接收来自所述工控机上运行的LabView监控程序的控制信号，然后将发送该电压信号到所述调功器电流/电压测量模块。本发明专利技术易于实现，大大节省了开发时间，且易于实现实验数据的记录，为热解实验数据分析奠定了良好的基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动控制领域，具体涉及一种基于LabView的热解试验装置的炉温控制系统和方法。
技术介绍
随着热解技术的不断发展，热解炉的应用也越来越广泛，比如在处理生活垃圾或者工业垃圾中，热解炉起到了非常重要的作用，例如工业上处理废印刷电路板(PCB)。在印刷电路板(PCB)的生产过程中，会产生一些报废品和裁切边框，如果将其作为垃圾来处理，将会对环境产生影响，污染环境。而且废PCB中含有如紫铜等金属，其有很高的被再利用的价值。目前，废PCB处理的处理方法有机械物理法、冶金提取法、生物处理法、超临界流体法、热解法等。其中运用热解技术，所排放的有毒有害物质比其他方法少得多。废PCB的热解通常需要首先把废PCB破碎，然后通过料斗和螺旋输送机送入到电阻炉里面。在炉子里，废PCB碎料以一定的速度被螺旋输送机运送到炉子的尾部，变成热解渣和热解气，被分别收集起来，以待后续处理。通常炉内有几个温度区，每个区的温度单独控制，以形成阶梯温度，满足热解工艺的要求。因此，在废PCB热解过程中，对于温度的精确控制尤为重要，这将直接影响热解的效果。由上述内容可知，在利用热解炉的进行工业化生产的过程中，对于热解炉温度控制至关重要。现有技术中公开了一种通过数字温度传感器与电阻炉连接采集炉温，PLC控制器连接数字温度传感器和固态继电器，固态继电器连接电阻炉，通过导通或关断固态继电器来控制炉温的控制系统和方法。然而，其缺点在于该方法控制固态继电器的导通或关断，从而控制电阻炉的加热时间，以实现对炉温的控制，与通过调功器来控制加在电阻丝两端的电压来控制炉温方法比较，其控制精度不高，且控制的响应时间较长。现有技术还公开了一种炉温控制装置，该装置包括用于测量电阻炉温度并将温度信号传输给微处理器的数字温度传感器，电阻炉的温度测量端电连接数字温度传感器的输入端，温度传感器的输出端电连接微处理器的GPIO端；用于电阻炉加热的加热器，微处理器的EVA端发出的控制信号依次控制光耦、驱动电路和加热器；微处理器的EVA端电连接光耦的输入端，光耦的输出端电连接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端电连接加热器；用于人机交互和系统监控的工控机和触摸屏，工控机通过其I/O接口电连接触摸屏，通过CAN总线接口电路与微处理器电连接。其缺点在于该方法需要开发的炉温控制系统，同时还需要工控机和触摸屏，系统复杂，增加了成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种易于实现且温度控制精度高的炉温控制系统和方法，有利于热解炉的迅速升温和稳定保温。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于LabView的热解试验装置的炉温控制的系统，该系统基于LabView控制设计。优点在于LabView利用计算机强大的图形环境，采用可视化的图形编程语言和平台，以在计算机屏幕上建立图形化的软面板来替代常规的传统仪器面板。软面板上具有与实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯及其他控制部件。在操作时，用户通过鼠标或键盘操作软面板，来检验仪器的通信和操作。另外，用户可以根据自己的需要灵活地定义仪器的功能，通过不同功能模块的组合可构成多种仪器，而不必受限于仪器厂商提供的特定功能。其还可以实时、直接地对数据进行编辑。本专利技术所述系统包括工控机、串口服务器、炉温测量模块、调功器电流/电压测量模块及模拟量输出模块。所述工控机，用于运行LabView监控程序，监控所述炉温控制系统。所述串口服务器，通过以太网与所述工控机相连提供串口转网络功能，所述串口服务器包括串行端口COM1、COM2及COM3。所述炉温测量模块，与所述串口服务器的串行端口COM1相连，用于检测试验装置三个区的温度，并将温度数值传递给在所述工控机上运行的LabView监控程序。所述调功器电流/电压测量模块，与所述串口服务器的串行端口COM2相连，用于测量功率输出线上的电压，并将电压数值传递给在所述工控机上运行的LabView监控程序。所述模拟量输出模块，与所述串口服务器的串行端口COM3相连，用于接收来自所述工控机上运行的LabView监控程序的控制信号，然后将所述控制信号转换为电压信号，并发送该电压信号到所述调功器电流/电压测量模块。进一步地，所述系统还包括显示器，与所述工控机相连，用于显示炉温测量模块、调功器电流/电压测量模块所测数据及所述系统的工作状态。进一步地，所述炉温测量模块包括智能数显表和热电偶。所述热电偶分别设置在试验装置炉体的各区内，所述热电偶两端设置有所述智能数显表。进一步地，所述调功器电流/电压测量模块，包括电流互感器、单相电能表及调功器。所述调功器功率输出线上设置有电流互感器，所述电流互感器与所述单相电能表相连。更进一步地，所述模拟量输出模块包括多个通道，分别与所述调功器、试验装置的进料调速器及加热调速器相连。所述模拟量输出模块接收来自所述工控机的控制信号，然后通过电压信号控制所述调功器。另外所述模拟量输出模块还可接收来自所述工控机的控制信号，进而依照控制信号控制试验装置的进料螺旋输送机及加热螺旋输送机的输送速度。本专利技术还提供一种利用上述系统的控制炉温的方法，其包括以下步骤：1)基于LabView控制程序设置期望温度值SV，以及所述期望温度值SV的下限TL与上限TH；2)用所述炉温测量模块测得该区温度，将其定义为实际温度值PV，并通过所述串口服务器上传到所述工控机；3)所述工控机判断该实际温度值PV和期望温度值SV的下限TL与上限TH的关系，将其定义为计算误差e，然后执行LabView监控程序；4)所述工控机中的LabView监控程序发出控制信号，所述模拟量输出模块将该控制信号转换为电压信号，并将该电压信号传给所述调功器，然后所述调功器控制试验装置的加热管两端的电压，实现炉温控制。具体地，所述LabView监控程序通过所述串口服务器向上连接所述工控机，向下连接支持ModBusRTU协议的所述智能数显表、所述单项电能表和所述模拟量输出模块。具体地，所述计算误差e(k)＝SV(k)-PV(k)，其中，k是时间k*t处采样信号的索引，e(k)表示当前计算误差，SV表示期望温度值，PV表示实际温度值。更具体地，所述电压信号的表达式为其中，Uout是传递给所述调功器的电压信号，Vmax是所述调功器接收的所述电压信号的最大值，P是需用负荷率，单位％，TL是所述期望温度的下限，TH是所述期望温度的上限。此外，所述LabView监控程序还包括PID子程序，所述PID子程序计算输出结果而得到一个全局变量电压给定U(k)，将该电压给定传来的数值传递给所述调功器，可逐渐使实际温度PV接近期望温度SV。本专利技术的有益效果在于基于本专利技术的温度控制易于实现，大大节省了开发时间，且由LabView软件开发的监控程序，易于实现实验数据的记录，为热解实验数据分析奠定了良好的基础。该分段式温度控制方法有利于迅速升温和稳定保温，温度控制精度高。附图说明图1是热解试验装置的炉温控制的系统结构示意图。图2是一区温度分段式控制程序图。附图标记说明如下：1：工控机101：显示器2：串口服务器3：炉温测量模块301：智能数显表302：热电偶4：调功器电流/电压测量模块401：电流互感器402：单相电能表403：调功器5：模拟量输出模块具体实施方式以下结合附图和实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于LabView的热解试验装置的炉温控制系统，其特征在于，所述系统包括工控机、串口服务器、炉温测量模块、调功器电流/电压测量模块及模拟量输出模块，其中：所述工控机，用于运行LabView监控程序，监控所述炉温控制系统；所述串口服务器，通过以太网与所述工控机相连提供串口转网络功能，所述串口服务器包括串行端口COM1、COM2及COM3；所述炉温测量模块，与所述串口服务器的串行端口COM1相连，用于检测试验装置三个区的温度，并将温度数值传递给在所述工控机上运行的LabView监控程序；所述调功器电流/电压测量模块，与所述串口服务器的串行端口COM2相连，用于测量功率输出线上的电压，并将电压数值传递给在所述工控机上运行的LabView监控程序；所述模拟量输出模块，与所述串口服务器的串行端口COM3相连，用于接收来自所述工控机上运行的LabView监控程序的控制信号，然后将所述控制信号转换为电压信号，并发送该电压信号到所述调功器电流/电压测量模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于LabView的热解试验装置的炉温控制系统，其特征在于，所述系统包括工控机、串口服务器、炉温测量模块、调功器电流/电压测量模块及模拟量输出模块，其中：所述工控机，用于运行LabView监控程序，监控所述炉温控制系统；所述串口服务器，通过以太网与所述工控机相连提供串口转网络功能，所述串口服务器包括串行端口COM1、COM2及COM3；所述炉温测量模块，与所述串口服务器的串行端口COM1相连，用于检测试验装置三个区的温度，并将温度数值传递给在所述工控机上运行的LabView监控程序；所述调功器电流/电压测量模块，与所述串口服务器的串行端口COM2相连，用于测量功率输出线上的电压，并将电压数值传递给在所述工控机上运行的LabView监控程序；所述模拟量输出模块，与所述串口服务器的串行端口COM3相连，用于接收来自所述工控机上运行的LabView监控程序的控制信号，然后将所述控制信号转换为电压信号，并发送该电压信号到所述调功器电流/电压测量模块。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示器，与所述工控机相连，用于显示炉温测量模块、调功器电流/电压测量模块所测数据及所述系统的工作状态。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述炉温测量模块包括智能数显表和热电偶；所述热电偶分别设置在试验装置炉体的各区内，所述热电偶两端设置有所述智能数显表。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调功器电流/电压测量模块，包括电流互感器、单相电能表及调功器；所述调功器功率输出线上设置有电流互感器，所述电流互感器与所述单相电能表相连。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模拟量输出模块包括多个通道，分别与所述调功器、试验装置的进料调速器及加热调速器相连；所述模拟量输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志佳，陈万里，马增伟，耿仕静，刘艳，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11