基于温度场分析的多炉段组态监控系统技术方案

本发明专利技术涉及烧结炉的温度控制系统，具体是一种基于温度场分析的多炉段组态监控系统。一种基于温度场分析的多炉段组态监控系统，包括连续烧结炉，连续烧结炉包括脱脂段、低温烧结段、高温烧结段和冷处理段，每个段设置有至少一传感器和一固态继电器，并连接有温控仪表，温控仪表通过转换接口连接上位机，上位机包括通过ＯＤＢＣ连接的专家控制子系统和组态监控子系统。本发明专利技术提供的基于温度场分析的多炉段组态监控系统，针对连续烧结炉温度控制非线性、大滞后、强耦合的特点，通过温度场分析、组态软件设计等，完成连续烧结炉温控系统的开发，显著提高了温度控制的精度。

Configuration monitoring system of multi furnace section based on temperature field analysis

The invention relates to a temperature control system of a sintering furnace, in particular to a multi furnace section configuration monitoring system based on temperature field analysis. An analysis of the temperature field of multi segment of furnace configuration monitoring system based on the continuous sintering furnace, continuous sintering furnace including degreasing stage, low temperature sintering, high temperature sintering and cold processing segment, each segment is provided with at least one sensor and a solid state relay, and is connected with a temperature controller, temperature controller connected to the computer through the interface PC, including experts connected through the ODBC control subsystem and monitoring subsystem. The temperature field analysis of multi segment of furnace configuration monitoring system based on the invention provides, according to the characteristics of continuous sintering furnace temperature control of nonlinear, large delay and strong coupling, through temperature field analysis, software design, completed the development of temperature control system of continuous sintering furnace, significantly improve the accuracy of temperature control.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烧结炉的温度控制系统，具体是 一 种基于温度场分析 的多炉段组态监控系统。
技术介绍
传统的金属4分末注射成形技术(Metal Injection Molding,简称 MIM)工艺采用脱脂、烧结、冷却等单一工序，为了提高产品质量，降 低烧结过程中的废品率，考虑将传统的单一工序集成为综合工序，便 诞生了连续烧结炉的概念。烧结炉主要问题是温度控制精度不高，这样在生产过程中难以确 定稳定的生产工艺。而烧结质量主要是由温度的均匀性和烧结工艺的 稳定性决定的。也就是说，连续烧结炉温度控制精度的高低直接影响 到产品烧结质量的好坏。烧结炉的加热过程是典型的多变量、大惯性、 非线性、时变的复杂系统。采用人工调节的方法，完全依赖于操作人 员的实际经验和个人预测能力，可能造成温度的较大波动而超出允许 范围，使烧结质量下降并浪费能源，影响烧结设备的寿命。因此，采用智能的温度控制方法代常规的温度控制方法已成为必然的发展趋势。专家控制EC (Expert Control)技术是智能控制的一 个重要部分，它在将人工智能AI (Artificial Intelligence)的理 论和技术同控制理论及方法有机结合的基础上，在未知环境下模仿专 家的智能，实现对系统的有效控制。将专家控制系统和传统PID调节 相结合应用于多炉段连续烧结炉温度场控制系统，在工程实际应用方 面对提高连续烧结炉温度控制系统的性能，大幅度节约能源具有深远 的意义。从国内外相关文献来看，对于烧结炉温度控制的研究较少，大部 分是对电阻炉、锅炉、窑炉等加热炉温度控制的研究。大型工业加热 炉温度控制，国外已经采用计算机控制，且将各种先进的智能控制方 法应用于温度控制。特别是模糊控制技术、专家控制技术，在炉温控 制中取得了良好的控制效果。在大型分布式计算机控制系统中，大多 采用具有各种智能控制算法和通信功能的温度控制单回路调节器实 现。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述技术的不足，通过引入专家控制技术并和传统PID调节相结合而提供了一种高精度的对连续烧结炉的温度 场进行控制的系统，大大提高了连续烧结炉温度控制系统的性能。本专利技术是通过如下技术实现的这种基于温度场分析的多炉段组 态监控系统包括连续烧结炉，连续烧结炉包括脱脂段、低温烧结段、 高温烧结段和冷处理段，每个段设置有至少一传感器和一固态继电器， 并连接有温控仪表，温控仪表通过转换接口连接上位机，转换接口可 以为RS232/RS485转换器ZW485C,上位机包括通过ODBC连4妄的专家控 制子系统和组态监控子系统，其中，专家控制子系统包括特征识别与信息管理单元、知识库、推理机 和控制规则集，特征识别与信息管理单元用于将温控仪表传输的信息 进行处理并分别送入知识库和推理机；知识库用于存储连续烧结炉控 制领域的知识，并为推理机提供求解问题所遵循、需要的规则和知识， 根据输入信息对知识库中的规则进行修改；推理机从知识库中搜索求 解到相应的控制规则， 一方面将专家给出的设定值送到参考控制输入 端，另一方面将专家指定的动作控制执行器。组态监控子系统用于实时釆集被控区域温度参数，并实现实时控 制执行机构。可见，下位机采集的温度参数处理及系统对执行机构的 控制，都要通过连续烧结炉温度控制系统监控平台实现。实现连续烧 结炉温度控制系统监控组态与通信设计，要求既能动态显示被控区域 的环境状况，又要方便用户完成各种监控与管理功能。优选的，连续烧结炉可以分区如下脱脂段分为3个区，低温烧 结段分为4个区，高温烧结段分为3个区，冷却段作为l个区，共计11个区，从脱脂段到冷却段依次定义为第1区、2区.....11区，每个区对应设置有一传感器和一固态继电器。这样，利用利用上位机内 的热分析模块对连续烧结炉的温度进行模拟分析，对每一 区温度场的 分析都需要考虑气氛、压力等环境因素、前区和后区对该区的影响等。专家控制子系统的底层控制部分仍采用PID控制，专家控制部分 作为底层控制的上级机构，根据控制的具体要求，可以对基础控制过程做修正和讽整，以实现控制系统的目标，在具体的实现过程中，可 通过把专家控制系统嵌入到常规控制中来达到对控制对象的控制。专家指导的参考控制输入有低温烧结段、高温烧结段各区的温 度测量值、理论设定值和分析值。控制器的输出集低温烧结段、高 温烧结段各区的温度参考设定值、故障报警等。本专利技术提供的基于温度场分析的多炉段组态监控系统，针对连续 烧结炉温度控制非线性、大滞后、强耦合的特点，通过温度场分析、 组态软件设计等，完成连续烧结炉温控系统的开发，显著提高了温度 控制的精度。可实现温控误差有± 7"C降低为± 2°C ,显著提高了产品烧结质量，具有良好的经济效益。 附图说明图l为本专利技术实施例的连续烧结炉温度控制系统总体架构； 图2为本专利技术实施例中连续烧结炉专家控制系统总体框图； 图3为连续烧结炉专家控制系统控制流程图； 图4为专家控制与组态监控的集成框图； 图5为烧结段温度场分布示意图(气体、炉门因素)， 其中，a为高温段温度场分布，b为低温段温度场分布； 图6为低温段5区对6区温度的影响示意图，其中，a为低温段5区加热时温度场分布，b为低温段5区不加热时 温度场分布；图7为低温段7区对6区温度的影响，其中，a为低温段7区加热时温度场分布，b为低温段7区不加热时 温度场分布；图8为专家系统数据库设计视图9为气氛炉门开关影响结果数据表(°C );图10为前一区对分析区影响结果数据表；图11为规则结构定义图12为专家系统规则库设计视图13为专家系统规则库存储格式示意图14为推理机程序框图15为Visual 0++环境下连续烧结炉监控组态界面； 图16为系列参数设定总界面。具体实施例方式下面以非限定性的实施例进一 步解释、说明本技术方案。 一种基于温度场分析的多炉段组态监控系统，如图1所示，包括 连续烧结炉，连续烧结炉包括脱脂段、低温烧结段、高温烧结段和冷处理段，连续烧结炉可以分区如下脱脂段分为3个区，低温烧结段 分为4个区，高温烧结段分为3个区，冷却段作为1个区，共计11个区，从脱脂段到冷却段依次定义为第1区、2区.....11区，每个区对应设置有一传感器和一固态继电器，并连接有温控仪表，采用汇邦 XMT624智能仪表，温控仪表通过转换接口连接上位机，转换接口为 RS2 32/RS485转换器ZW485C，上位机包括通过ODBC连接的专家控制子 系统和组态监控子系统，如图4所示，专家控制和组态软件的集成运行 实现了控制网络与信息网络、信息网络与专家控制系统数据库数据的 链接、交换。如图2、图3所示，专家控制子系统包括特征识别与信息管理单 元、知识库、推理机和控制规则集，特征识别与信息管理单元用于将 温控仪表传输的信息进行处理并分别送入知识库和推理机；知识库用 于存储连续烧结炉控制领域的知识，并为推理机提供求解问题所遵循、 需要的规则和知识，根据输入信息对知识库中的规则进行修改；推理 机从知识库中搜索求解到相应的控制规则， 一 方面将专家给出的设定 值送到参考控制输入端，另一方面将专家指定的动作控制执行器。组态监控子系统用于实时采集被控区域温度参数，并实现实时控 制执行机构。可见，下位机采集的温度参数处理及系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于温度场分析的多炉段组态监控系统，包括连续烧结炉，连续烧结炉包括脱脂段、低温烧结段、高温烧结段和冷处理段，其特征在于：每个段设置有至少一传感器和一固态继电器，并连接有温控仪表，温控仪表通过转换接口连接上位机，上位机包括通过ＯＤＢＣ连接的专家控制子系统和组态监控子系统，其中，　专家控制子系统包括特征识别与信息管理单元、知识库、推理机和控制规则集，特征识别与信息管理单元用于将温控仪表传输的实时、有用信息进行提取并分别送入知识库和推理机；知识库用于存储连续烧结炉控制领域的知识，并为推理机提供求解问题所遵循、需要的规则和知识，根据输入信息对知识库中的规则进行修改；推理机从知识库中搜索求解到相应的控制规则，一方面将专家给出的设定值送到参考控制输入端，另一方面将专家指定的动作控制执行器；　组态监控子系统用于实时采集被控区域温度参数，并实现实时控制执行机构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹树坤，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]