用于冶金性能測量裝置的溫度同步系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及冶金領域，提供了一種用于冶金性能測量裝置的溫度同步系統(tǒng)和方法，所述溫度同步系統(tǒng)包括溫度測量系統(tǒng)、爐溫調節(jié)系統(tǒng)和中心控制模塊，溫度測量系統(tǒng)包括分別設置于三個加熱段爐壁上的爐溫熱電偶以及設置于爐內實驗試樣中心的料溫熱電偶，爐溫調節(jié)系統(tǒng)包括設置于三個加熱段電阻絲上的可控硅整流器，中心控制模塊包括通信模塊、料溫控制PID算法模塊、爐溫控制PID算法模塊和脈沖加熱PID控制模塊。本發(fā)明采用間接控制的方法，以爐溫的升溫速度作為被控對象，從而統(tǒng)一三個獨立加熱段的加熱過程，消除了常規(guī)傳統(tǒng)方法中由于各段的加熱和散熱能力不同對控制精度的影響，大大減小了段間溫差，提高了試樣溫度的均勻性。
【專利說明】用于冶金性能測量裝置的溫度同步系統(tǒng)和方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金領域，提供了一種用于冶金性能測量裝置的溫度同步系統(tǒng)和方法。
技術背景
[0002]冶金性能測量裝置是一種主要用于測量含鐵原料(鐵礦石、含鐵粉塵等)還原時的還原度、還原速率和其它冶金性能的實驗裝置，其執(zhí)行標準為GBT 13241-1991、IS011256、IS011257、IS011258等，其基本原理是將一定范圍的試樣置于固定床中，用CO、H2和N2等組成的還原氣體，在設定溫度下進行等溫還原，每隔一定時間稱試樣重量，計算還原一定時間后的還原度、還原速率和其它冶金性能。測量裝置的加熱裝置為一座由3段加熱絲組成的電阻爐，3段加熱絲分別盤旋在電爐內膽的上、中、下部，形成3個獨立的加熱段。
[0003]冶金性能測量對溫度的要求很嚴格，需要試樣在一定時間內從室溫升到設定溫度，然后一直保持到實驗結束。其目的是為了保證在實驗過程中，試樣溫度一直均勻和穩(wěn)定。為了實現這個目的，要求測量裝置的三個加熱段在整個實驗過程中爐溫一致、升溫同步，否則將很難保證試樣在短時間內迅速達到溫度均勻的條件。
[0004]目前，工程上常用的溫度控制系統(tǒng)主要采用定值開關溫度控制法、經典PID溫度控制法、脈沖溫度控制法、智能溫度控制法等。但這些方法一般用于恒值溫度控制效果良好，對于多個對象的動態(tài)溫度跟蹤控制則會出現溫差過大、同步性差等缺陷。
[0005]現有技術一般都是以單個加熱裝置作為控制對象，通過對比目標爐溫和當前爐溫的差值，按照一定算法，對輸出的加熱功率進行設定調整，從而實現爐溫的自動控制。
[0006]由于冶金性能測量裝置擁有三個加熱段，不同加熱段的電阻絲長度、散熱環(huán)境不一，按照上述這些技術進行控制的話，將不可避免出現加熱快慢不一，升溫不同步的問題。因此目前常規(guī)的方法是由人工觀察溫度變化，進行手動調節(jié)，其加熱質量、加熱效率均不能有效保障，特別是實驗的統(tǒng)一性也很難保證。


【發(fā)明內容】

[0007](一)解決的技術問題
[0008]為了克服多個加熱段獨自升溫時，由于加熱功率不一、環(huán)境散熱不均等因素造成各段爐溫變化不能同步，各段間溫差較大，致使被加熱試樣溫度不均的技術缺陷，本發(fā)明提出了一種用于冶金性能測量裝置的溫度同步系統(tǒng)和方法。
[0009]( 二 )技術方案
[0010]本發(fā)明公開了一種用于冶金性能測量裝置的溫度同步系統(tǒng)，所述溫度同步系統(tǒng)包括溫度測量系統(tǒng)、爐溫調節(jié)系統(tǒng)和中心控制模塊，溫度測量系統(tǒng)包括分別設置于三個加熱段爐壁上的爐溫熱電偶以及設置于爐內實驗試樣中心的料溫熱電偶，爐溫調節(jié)系統(tǒng)包括設置于三個加熱段電阻絲上的可控硅整流器，中心控制模塊包括通信模塊、料溫控制PID算法模塊、爐溫控制PID算法模塊和脈沖加熱PID控制模塊。
[0011]其中，中心控制模塊的詳細描述如下:
[0012](1)通信模塊對溫度測量系統(tǒng)測量到的三個爐溫值和一個料溫值進行實時接收和讀取，中心控制模塊按照當前料溫值判斷加熱進程是處于升溫階段、過渡階段還是保溫階段;
[0013](2)若當前加熱進程處于升溫階段，則中心控制模塊計算當前料溫升溫速度Cs和爐溫升溫速度Cf(i);將當前周期、上一周期、上上周期料溫料溫升溫速度Cs和料溫設定速度CsSetO偏差分別記錄為dCs (1)、dCs (2)、dCs (3)，輸入到料溫控制PID算法模塊，得出基準爐溫升溫速度設定值CfO，料溫控制PID算法模塊算法如下:
[0014]CfO = CfO+KP*(dCs(1)-dCs(2))+KI*dCs(1)+KD*(dCs (1)_2dCs (2)+dCs (3))，
[0015]其中，KP、K1、KD分別為料溫控制PID算法模塊的比例、積分、微分參數，
[0016]然后中心控制模塊對三個爐溫測量值取平均，得出三個爐溫測量值與該平均值的偏差，將該偏差乘以一個比例系數后進行限幅處理，得出段間溫差調整值dCfO⑴；接著將基準爐溫升溫速度設定值CfO和段間溫差調整值dCfO (i)相加，即得各段的爐溫速度設定值CfSet(i) =Cf0+dCf0(i);最后將當前周期、上一周期、上上周期各段當前爐溫升溫速度Cf(i)和爐溫速度設定值CfSet(i)間偏差分別記錄為dCf(i，l)、dCf(i，2)、dCf(i，2)，并輸入到爐溫控制PID算法模塊中，得出各加熱段工作電壓調整值dU⑴和輸出值U (i)，爐溫控制PID算法模塊的算法為:
[0017]U(i) = U(i) +KP*(dCf (i, 1)-dCf (i, 2)) +KI*dCf (i, 1) +KD*(dCf (i, 1)-2dCf (i, 2)+dCf(i，3))，
[0018]其中，KP、K1、KD分別為爐溫控制PID算法模塊的比例、積分、微分參數，
[0019]最后通信模塊將該電壓輸出值輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)中對應可控硅整流器，從而實現加熱功率的調整；
[0020](3)若當前加熱進程處于過渡階段，中心控制模塊將根據當前料溫值和目標設定值之間的偏差dTs，不斷修正料溫設定速度CsSet:將當前料溫升溫速度Cs和修正的料溫設定速度CsSet輸入到料溫控制PID算法模塊，得出基準爐溫升溫速度設定值CfO ;中心控制模塊對三個爐溫測量值取平均，得出三個爐溫測量值與該平均值的偏差，將該偏差乘以一個比例系數后進行限幅處理，得出段間溫差調整值dCf0(i);接著將基準爐溫升溫速度設定值CfO和段間溫差調整值dCf0(i)相加，即得各段的爐溫速度設定值CfSet(i);最后將各段當前爐溫升溫速度Cf(i)和爐溫速度設定值CfSet(i)輸入到爐溫控制PID算法模塊中，得出各加熱段工作電壓調整值dU(i)和輸出值U(i);通信模塊將該電壓輸出值輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)中對應可控硅整流器，從而實現加熱功率的調整；當料溫值達到目標設定值時，設置修正的料溫設定速度CsSet為零；
[0021](4)若當前加熱進程處于保溫階段，中心控制模塊將當前周期、上一周期、上上周期料溫值和目標設定值之間的偏差分別記錄為dt (1)、dt (2)、dt (3)，并輸入到脈沖加熱PID控制模塊，獲取脈沖加熱時間HeatTime，脈沖加熱PID控制模塊的算法為:
[0022]HeatTime(i) = HeatTime(i)+KP*(dt(1)-dt(2))+KI*dt(1)+KD* (dt (1)_2dt (2) +dt(3))，
[0023]式中，KP、K1、KD分別為脈沖加熱PID控制模塊的比例、積分、微分參數，
[0024]各加熱段則根據段間溫差，將段間溫差乘以比例系數后，得出各段工作電壓修正值dU(i);而保溫階段各段基準工作電壓U0(i)則由設備調試結果確定，最終輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)可控硅整流器中的工作電壓u(i)等于基準工作電壓U0(i)加上工作電壓修正值dU(i)。
[0025]本發(fā)明的另一方面還提供了一種用于冶金性能測量裝置的溫度同步方法，包括以下步驟:
[0026](1)對測量到的三個爐溫值和一個料溫值進行實時接收和讀取，按照當前料溫值判斷加熱進程是處于升溫階段、過渡階段還是保溫階段；
[0027](2)若當前加熱進程處于升溫階段，則計算當前料溫升溫速度Cs和爐溫升溫速度Cf(i);將當前周期、上一周期、上上周期料溫料溫升溫速度Cs和料溫設定速度CsSetO (由實驗員設定)偏差分別記錄為dCs⑴、dCs⑵、dCs (3)，輸入到料溫控制PID算法模塊，得出基準爐溫升溫速度設定值CfO，料溫控制PID算法模塊算法如下:
[0028]CfO = CfO+KP*(dCs(1) —dCs(2))+KI*dCs(1)+KD*(dCs(1)_2dCs(2)+dCs(3))，
[0029]式中，KP、K1、KD分別為料溫控制PID算法模塊的比例、積分、微分參數，
[0030]然后對三個爐溫測量值取平均，得出三個爐溫測量值與該平均值的偏差，將該偏差乘以一個比例系數后進行限幅處理，得出段間溫差調整值dCf0(i);接著將基準爐溫升溫速度設定值CfO和段間溫差調整值dCfO (i)相加，即得各段的爐溫速度設定值CfSet (i)= Cf0+dCf0(i);最后將當前周期、上一周期、上上周期各段當前爐溫升溫速度Cf(i)和爐溫速度設定值CfSet (i)間偏差分別記錄為dCf (i, 1)、dCf(i, 2)、dCf(i, 2)，并輸入到爐溫控制PID算法模塊中，得出各加熱段工作電壓調整值dU (i)和輸出值U (i)，爐溫控制PID算法模塊的算法為:
[0031 ] U(i) = U(i) +KP*(dCf (i, 1)-dCf (i, 2)) +KI*dCf (i, 1) +KD*(dCf (i, 1)-2dCf (i, 2)+dCf(i，3))，
[0032]式中，KP、K1、KD分別為爐溫控制PID算法模塊的比例、積分、微分參數，
[0033]最后將該電壓輸出值輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)中對應可控硅整流器，從而實現加熱功率的調整；
[0034](3)若當前加熱進程處于過渡階段，將根據當前料溫值和目標設定值之間的偏差dTs，不斷修正料溫設定速度CsSet。本階段的調節(jié)步驟類似于上節(jié)(2):將當前料溫升溫速度Cs和修正的料溫設定速度CsSet輸入到料溫控制PID算法模塊，得出基準爐溫升溫速度設定值CfO ;對三個爐溫測量值取平均，得出三個爐溫測量值與該平均值的偏差，將該偏差乘以一個比例系數后進行限幅處理，得出段間溫差調整值dCf0(i);接著將基準爐溫升溫速度設定值CfO和段間溫差調整值dCf0(i)相加，即得各段的爐溫速度設定值CfSet (i);最后將各段當前爐溫升溫速度Cf(i)和爐溫速度設定值CfSet (i)輸入到爐溫控制PID算法模塊中，得出各加熱段工作電壓調整值dU(i)和輸出值U(i);將該電壓輸出值輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)中對應可控硅整流器，從而實現加熱功率的調整；當料溫值達到目標設定值時，設置修正的料溫設定速度CsSet為零；
[0035](4)若當前加熱進程處于保溫階段，將當前周期、上一周期、上上周期料溫值和目標設定值之間的偏差分別記錄為dt (1)、dt (2)、dt (3)，并輸入到脈沖加熱PID控制模塊，獲取脈沖加熱時間HeatTime，脈沖加熱PID控制模塊的算法為:
[0036]HeatTime(i) = HeatTime(i)+KP*(dt(1)-dt(2))+KI*dt(1)+KD* (dt (1)_2dt (2) +dt(3))，
[0037]式中，KP、K1、KD分別為脈沖加熱PID控制模塊的比例、積分、微分參數，
[0038]各加熱段則根據段間溫差，將段間溫差乘以比例系數后，得出各段工作電壓修正值dU(i);而保溫階段各段基準工作電壓U0(i)則由設備調試結果確定，最終輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)可控硅整流器中的工作電壓u(i)等于基準工作電壓U0(i)加上工作電壓修正值dU(i)。
[0039](三)有益效果
[0040]本發(fā)明采用間接控制的方法，以爐溫的升溫速度作為被控對象，從而統(tǒng)一三個獨立加熱段的加熱過程，消除了常規(guī)傳統(tǒng)方法中由于各段的加熱和散熱能力不同對控制精度的影響，大大減小了段間溫差，提高了試樣溫度的均勻性；此外，本發(fā)明可以非常方便地設定升溫速度，能夠有效準確的控制實驗時間，減少了人工操作對實驗質量的影響，有效保障了實驗的統(tǒng)一性和可重復性；同時也避免了由于設備維修、環(huán)境溫度變化、被測試樣變化、反應溫度變化等因素對控制參數的頻繁調整，減少了設備的調試時間，提高了冶金性能測量的效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1為溫度同步方法的流程圖；
[0042]圖2為溫度同步系統(tǒng)的結構框圖。

【具體實施方式】
[0043]以下將會結合附圖，對本發(fā)明的實施例作進一步說明。
[0044]本發(fā)明的冶金測量裝置配置一臺計算機和一個專業(yè)的儀表控制柜(包括四個熱電偶溫度測量與顯示模塊、三個智能電表、三個可控硅整流器)；其中三個熱電偶分別布置在冶金性能測量裝置的三個加熱段爐壁附近，用于測量爐溫；一個熱電偶布置在盛有被測試樣的爐膛中間，用于測量試樣溫度；三個可控硅整流器分別連接在三個加熱段的電阻絲上，并與各自的智能電表相連，用于調整各段加熱功率。四個熱電偶測量的溫度數據和智能電表測量的電壓、電流數據通過數據通信接口上傳到計算機；三個可控硅整流器也通過通信接口接收計算機下達的控制指令，實現各段加熱功率的調整。
[0045]計算機安裝控制程序，其可以是由用VB6 (即Microsoft Visual Basic 6.0)編寫的控制程序，包括數據通信模塊和控制算法模塊。數據通信模塊包括數據讀寫兩部分功能，采用COM串口通信，實現上位機和控制儀表間的數據交換。通信內容主要包括四個熱電偶溫度測量值、三個可控硅整流器電壓設定值。控制算法模塊采用周期性掃描方法，實時獲取溫度信息，按照本發(fā)明的溫度同步方法計算和設定控制參數。
[0046]冶金性能測量裝置開始測量實驗后，控制程序實時采集試樣溫度和三段爐溫數據，并計算對應的升溫速度。
[0047]在實驗開始階段，控制程序檢測到料溫較低，且遠低于實驗目標溫度(目標溫度一般為850?900°C )，控制程序判段本階段為升溫階段?？刂瞥绦虬凑丈郎仉A段的控制方法，采用經典PID算法，對各段加熱電阻絲的工作電壓進行實時調整，該PID算法的輸入為實測爐溫升溫速度、控制目標為爐溫升溫速度設定值、輸出為各段加熱電阻絲工作電壓。若試樣升溫速度偏低，則各段爐溫的升溫速度將整體提升，電阻絲的工作電壓也隨之整體提高。若某段爐溫與爐溫平均值偏大(或偏小)，則降低(或提高)該段的爐溫升溫速度，該段電阻絲的工作電壓也隨之降低(或提高)。從而一方面保證了實驗試樣按照設定速度升溫，另一方面也消除了段間溫差，保證了爐膛溫度均勻性和升溫同步性。
[0048]隨著實驗的進行，試樣溫度逐漸升高。當試樣溫度接近實驗目標值時(例如，試樣溫度與實驗目標值的偏差小于30°C時)，控制程序判斷本階段為過渡階段，將逐步降低試樣溫度升溫速度的控制值，從而降低各段爐溫的升溫速度，減少各段加熱電阻絲的加熱功率，使試樣溫度和爐溫光滑平穩(wěn)過渡到目標值附近。試樣溫度越接近目標值，其升溫速度的控制值將越低，各段爐膛的升溫速度也隨之降低，加熱電阻絲的加熱功率也降低。
[0049]當試樣到達實驗目標溫度附近時(例如，試樣溫度與實驗目標值的偏差小于10°C時)，程序認為本階段處于保溫階段。在本階段，試樣和爐膛溫度變化速度很慢，電阻絲的加熱功率很低，程序采用脈沖加熱控制法，實現試樣溫度的精確控制。脈沖加熱的各段的工作電壓為基準值和修正值之和。其中，基準值取經驗值，各段有差別，在設備調試時即設定好，一般上部最大、下部次之，中間最小。各段工作電壓的修正值是實時變化的，由控制程序根據各段的溫度和平均值的偏差進行修正，從而達到消除段間溫差，保證爐膛溫度均勻性和溫度變化同步性的目的。
[0050]當實驗在保溫階段工作到一定時間(根據實驗設計要求不同，一般為0.5?5小時)后，實驗結束，控制程序則對各段加熱電阻絲的工作電壓置零，終止加熱，自然降溫。
[0051]本發(fā)明公開了一種控制冶金性能測量裝置三個獨立加熱段升溫過程的方法，利用設置于三個加熱段爐壁上的爐溫熱電偶、設置于爐內實驗試樣中心的料溫熱電偶組成溫度測量系統(tǒng)，三個加熱段電阻絲上的可控硅整流器組成爐溫調節(jié)系統(tǒng)，并在一臺計算機上建立中心控制模塊。溫度測量系統(tǒng)、爐溫調節(jié)系統(tǒng)和中心控制模塊三者組成一個完整的閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)。其基本工作流程如下:
[0052](1)計算機內的中心控制模塊是周期性掃描執(zhí)行的(掃描周期根據實際效果靈活設定，一般為1?5秒)，首先對溫度測量系統(tǒng)輸入的三個爐溫值和一個料溫值進行實時接收和讀取，按照當前料溫水平判斷加熱進程是處于升溫階段(比目標值低30度以上)、過渡階段(比目標值低10度以上、30度以下)、保溫階段(在目標值附近10度以內)，具體的數值可以按照實驗的需要靈活的設定，例如也可以分別以45度和15度為界。
[0053](2)若當前加熱進程處于升溫階段，則計算當前料溫升溫速度Cs和爐溫升溫速度Cf(i)。系統(tǒng)將當前周期、上一周期、上上周期料溫升溫速度Cs和料溫設定速度CsSetO (由實驗員設定)偏差分別記錄為dCs (1)、dCs (2)、dCs (3)，并輸入到料溫控制PID算法模塊，得出基準爐溫升溫速度設定值CfO，料溫控制PID模塊基本算法如下:
[0054]CfO = CfO+Kp* (dCs (1) -dCs (2)) +K^dCs (1) +KD* (dCs (1) _2dCs (2) +dCs (3))
[0055]式中，UpKd分別為料溫控制PID算法模塊的比例、積分、微分參數，通過調試實驗獲取。
[0056]然后對三個爐溫測量值取平均，得出三個爐溫測量值與該平均值的偏差，將該偏差乘以一個比例系數后進行限幅處理，得出段間溫差調整值dCfO(i)。接著將基準爐溫升溫速度設定值CfO和段間溫差調整值dCf0(i)相加，即得各段的爐溫速度設定值CfSet (i)=CfO+dCfO(i)o最后將當前周期、上一周期、上上周期各段當前爐溫升溫速度Cf(i)和爐溫速度設定值CfSet (i)j間偏差分別記錄為dCf(i, 1)、dCf (i，2)、dCf (i，2)，并輸入到爐溫控制PID算法模塊中，得出各加熱段工作電壓輸出值U(i)，爐溫控制PID模塊的基本算法為:
[0057]U(i) = U(i)+KP*(dCf (i, l)-dCf (i, 2))+Κ!*(10Γ(i, 1)+KD*(dCf (i, l)-2dCf (i, 2)+dCf(i,3))
[0058]式中，UpKd分別為爐溫控制PID算法模塊的比例、積分、微分參數，通過調試實驗獲取。
[0059]最后計算機中心控制模塊利用通信模塊將該電壓輸出值U(i)輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)中對應可控硅整流器，從而實現加熱功率的調整。
[0060](3)若當前加熱進程處于過渡階段，中心控制模塊將根據當前料溫值和目標值之間的偏差dTs，不斷修正料溫設定速度CsSet = K*dTs(K為修正幅度系數，由調試經驗獲取，一般取0.01?0.1/分鐘)，取代實驗員輸入的設定值CsSetO。各加熱段爐溫調整方法其它步驟同上述步驟(2)。當料溫達到目標設定值時，料溫設定速度CsSet = 0。
[0061](4)若當前加熱進程處于保溫階段，中心控制模塊將當前周期、上一周期、上上周期料溫值和目標值之間的偏差分別記錄為dt (1)、dt (2)、dt (3)，并輸入到脈沖加熱PID控制模塊，獲取脈沖加熱時間HeatTime，脈沖加熱PID模塊的基本算法為:
[0062]HeatTime (i) = HeatTime (i) +KP* (dt (1) -dt (2)) +KI*dt (1) +KD* (dt (1) ~2dt (2) +dt(3))
[0063]式中，UpKd分別為脈沖加熱PID控制模塊的比例、積分、微分參數，通過調試實驗獲取。
[0064]各加熱段則根據段間溫差(即該段爐溫值與三段爐溫平均值之差)，乘以比例系數后，得出個段工作電壓修正值dU(i)。而保溫階段各段基準工作電壓U0(i)則由設備調試結果確定，最終輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)可控硅整流器中的工作電壓U(i) = U0(i)+dU(i)o
[0065](5)當加熱進程處于保溫階段，并且各段爐溫穩(wěn)定、段間溫差符合實驗要求時，中心控制模塊將啟動實驗。實驗結束后，中心控制模塊將自動將各加熱段的工作電壓設為0，結束加熱過程。
[0066]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種用于冶金性能測量裝置的溫度同步系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度同步系統(tǒng)包括溫度測量系統(tǒng)、爐溫調節(jié)系統(tǒng)和中心控制模塊，溫度測量系統(tǒng)包括分別設置于三個加熱段爐壁上的爐溫熱電偶以及設置于爐內實驗試樣中心的料溫熱電偶，爐溫調節(jié)系統(tǒng)包括設置于三個加熱段電阻絲上的可控硅整流器，中心控制模塊包括通信模塊、料溫控制PID算法模塊、爐溫控制PID算法模塊和脈沖加熱PID控制模塊。
2.根據權利要求1所述的溫度同步系統(tǒng)，其特征在于: (1)通信模塊對溫度測量系統(tǒng)測量到的三個爐溫值和一個料溫值進行實時接收和讀取，中心控制模塊按照當前料溫值判斷加熱進程是處于升溫階段、過渡階段還是保溫階段; (2)若當前加熱進程處于升溫階段，則中心控制模塊計算當前料溫升溫速度Cs和爐溫升溫速度Cf(i);將當前周期、上一周期、上上周期料溫料溫升溫速度Cs和料溫設定速度CsSetO偏差分別記錄為dCs (I)、dCs (2)、dCs (3)，輸入到料溫控制PID算法模塊，得出基準爐溫升溫速度設定值CfO，料溫控制PID算法模塊算法如下:
CfO = CfO+KP*(dCs(I)-dCs(2))+KI*dCs(I)+KD*(dCs(I)_2dCs(2)+dCs(3))， 其中，KP、KI, KD分別為料溫控制PID算法模塊的比例、積分、微分參數， 然后中心控制模塊對三個爐溫測量值取平均，得出三個爐溫測量值與該平均值的偏差，將該偏差乘以一個比例系數后進行限幅處理，得出段間溫差調整值dCfO(i);接著將基準爐溫升溫速度設定值CfO和段間溫差調整值dCfO(i)相加，即得各段的爐溫速度設定值CfSet (i) = Cf0+dCf0(i);最后將當前周期、上一周期、上上周期各段當前爐溫升溫速度Cf(i)和爐溫速度設定值CfSet (i)間偏差分別記錄為dCf(i，l)、dCf(i，2)、dCf(i，2)，并輸入到爐溫控制PID算法模塊中，得出各加熱段工作電壓調整值dU⑴和輸出值U (i)，爐溫控制PID算法模塊的算法為:
U (i) =U (i) +KP* (dCf (i, I) -dCf (i, 2)) +KI*dCf (i, I) +KD* (dCf (i, I) -2dCf (i, 2) +dCf(i,3)), 其中，KP、KI, KD分別為爐溫控制PID算法模塊的比例、積分、微分參數， 最后通信模塊將該電壓輸出值輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)中對應可控硅整流器，從而實現加熱功率的調整； (3)若當前加熱進程處于過渡階段，中心控制模塊將根據當前料溫值和目標設定值之間的偏差dTs，不斷修正料溫設定速度CsSet:將當前料溫升溫速度Cs和修正的料溫設定速度CsSet輸入到料溫控制PID算法模塊，得出基準爐溫升溫速度設定值CfO ;中心控制模塊對三個爐溫測量值取平均，得出三個爐溫測量值與該平均值的偏差，將該偏差乘以一個比例系數后進行限幅處理，得出段間溫差調整值dCfO(i);接著將基準爐溫升溫速度設定值CfO和段間溫差調整值dCfO(i)相加，即得各段的爐溫速度設定值CfSet (i);最后將各段當前爐溫升溫速度Cf (i)和爐溫速度設定值CfSet (i)輸入到爐溫控制PID算法模塊中，得出各加熱段工作電壓調整值dU(i)和輸出值U (i);通信模塊將該電壓輸出值輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)中對應可控硅整流器，從而實現加熱功率的調整；當料溫值達到目標設定值時，設置修正的料溫設定速度CsSet為零； (4)若當前加熱進程處于保溫階段，中心控制模塊將當前周期、上一周期、上上周期料溫值和目標設定值之間的偏差分別記錄為dt(l)、dt(2)、dt(3)，并輸入到脈沖加熱PID控制模塊，獲取脈沖加熱時間HeatTime，脈沖加熱PID控制模塊的算法為:
HeatTime(i) = HeatTime(i)+KP*(dt(I)_dt(2))+KI*dt(I)+KD*(dt(I)_2dt (2) +dt(3))， 式中，KP、ΚΙ, KD分別為脈沖加熱PID控制模塊的比例、積分、微分參數， 各加熱段則根據段間溫差，將段間溫差乘以比例系數后，得出各段工作電壓修正值dU(i);而保溫階段各段基準工作電壓UO (i)則由設備調試結果確定，最終輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)可控硅整流器中的工作電壓U(i)等于基準工作電壓U0(i)加上工作電壓修正值dU(i)。
3.一種用于冶金性能測量裝置的溫度同步方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)對測量到的三個爐溫值和一個料溫值進行實時接收和讀取，按照當前料溫值判斷加熱進程是處于升溫階段、過渡階段還是保溫階段； (2)若當前加熱進程處于升溫階段，則計算當前料溫升溫速度Cs和爐溫升溫速度Cf(i);將當前周期、上一周期、上上周期料溫料溫升溫速度Cs和料溫設定速度CsSetO (由實驗員設定)偏差分別記錄為dCs⑴、dCs⑵、dCs (3)，輸入到料溫控制PID算法模塊，得出基準爐溫升溫速度設定值CfO，料溫控制PID算法模塊算法如下:
CfO = CfO+KP*(dCs(I)-dCs(2))+KI*dCs(I)+KD*(dCs(I)_2dCs(2)+dCs(3))， 式中，KP、KI, KD分別為料溫控制PID算法模塊的比例、積分、微分參數， 然后對三個爐溫測量值取平均，得出三個爐溫測量值與該平均值的偏差，將該偏差乘以一個比例系數后進行限幅處理，得出段間溫差調整值dCfO(i);接著將基準爐溫升溫速度設定值CfO和段間溫差調整值dCfO(i)相加，即得各段的爐溫速度設定值CfSet (i)=Cf0+dCf0(i);最后將當前周期、上一周期、上上周期各段當前爐溫升溫速度Cf (i)和爐溫速度設定值CfSeta)間偏差分別記錄為dCf(i, I)、dCf(i, 2)、dCf(i, 2)，并輸入到爐溫控制PID算法模塊中，得出各加熱段工作電壓調整值dU (i)和輸出值U (i)，爐溫控制PID算法模塊的算法為:
U (i) =U (i) +KP* (dCf (i, I) -dCf (i, 2)) +KI*dCf (i, I) +KD* (dCf (i, I) -2dCf (i, 2) +dCf(i,3)), 式中，KP、KI, KD分別為爐溫控制PID算法模塊的比例、積分、微分參數， 最后將該電壓輸出值輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)中對應可控硅整流器，從而實現加熱功率的調整； (3)若當前加熱進程處于過渡階段，將根據當前料溫值和目標設定值之間的偏差dTs，不斷修正料溫設定速度CsSet。本階段的調節(jié)步驟類似于上節(jié)(2):將當前料溫升溫速度Cs和修正的料溫設定速度CsSet輸入到料溫控制PID算法模塊，得出基準爐溫升溫速度設定值CfO ;對三個爐溫測量值取平均，得出三個爐溫測量值與該平均值的偏差，將該偏差乘以一個比例系數后進行限幅處理，得出段間溫差調整值dCfO(i);接著將基準爐溫升溫速度設定值CfO和段間溫差調整值dCfO (i)相加，即得各段的爐溫速度設定值CfSet (i);最后將各段當前爐溫升溫速度Cf(i)和爐溫速度設定值CfSet (i)輸入到爐溫控制PID算法模塊中，得出各加熱段工作電壓調整值dU(i)和輸出值U(i);將該電壓輸出值輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)中對應可控硅整流器，從而實現加熱功率的調整；當料溫值達到目標設定值時，設置修正的料溫設定速度CsSet為零； (4)若當前加熱進程處于保溫階段，將當前周期、上一周期、上上周期料溫值和目標設定值之間的偏差分別記錄為dt (I)、dt (2)、dt (3)，并輸入到脈沖加熱PID控制模塊，獲取脈沖加熱時間HeatTime，脈沖加熱PID控制模塊的算法為: HeatTime(i) = HeatTime(i)+KP*(dt(I)-dt(2))+KI*dt(I)+KD*(dt(I)_2dt (2) +dt(3))， 式中，KP、KI, KD分別為脈沖加熱PID控制模塊的比例、積分、微分參數， 各加熱段則根據段間溫差，將段間溫差乘以比例系數后，得出各段工作電壓修正值dU(i);而保溫階段各段基準工作電壓UO (i)則由設備調試結果確定，最終輸出到爐溫調節(jié)系統(tǒng)可控硅整流器中的工作電壓U(i)等于基準工作電壓U0(i)加上工作電壓修正值dU(i)。
【文檔編號】G05D23/22GK104503510SQ201410834932
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月26日 優(yōu)先權日:2014年12月26日
【發(fā)明者】吳道洪, 陳萬里, 徐青 申請人:北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司