一种退火炉时间温度控制器.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010541851.9

申请日:

2010.11.12

公开号:

CN101976089A

公开日:

2011.02.16

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

专利权的转移IPC(主分类):G05D 23/20变更事项:专利权人变更前权利人:安徽电气工程职业技术学院变更后权利人:安徽电气工程职业技术学院变更事项:地址变更前权利人:230051 安徽省合肥市包河区合巢路397号变更后权利人:230051 安徽省合肥市包河大道397号变更事项:专利权人变更后权利人:国家电网公司登记生效日:20121219|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G05D 23/20申请日:20101112|||公开

IPC分类号:

G05D23/20; G05B19/04

主分类号:

G05D23/20

申请人:

安徽电气工程职业技术学院

发明人:

李淼; 杨圣春; 吴义纯

地址:

230051 安徽省合肥市包河区合巢路397号

优先权:

专利代理机构:

安徽省合肥新安专利代理有限责任公司 34101

代理人:

何梅生

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内容摘要

本发明公开了一种退火炉时间温度控制器,其特征是控制器的电路构成包括:AD转换电路、实时时钟电路、微控制器及电源电路、点阵液晶显示电路、控制接口和按钮键盘;以AD转换电路将退火炉内温度传感器输出的模拟信号转换为数字信号,提供至微控制器;以实时时钟电路提供年、月、日、时和分钟信号用于时间控制;以微控制器及电源电路存储程序、读取与温度值对应的数字信号、时间信号,用以驱动点阵液晶显示电路显示相关内容、读取通过键盘设定的运行参数、输出控制信号以控制电热丝工作电源的通断。本发明既能实现温度控制、又能实现时间控制,合理利用低谷时段电能,降低成本。

权利要求书

1: 一种退火炉时间温度控制器, 其特征是所述控制器的电路构成包括 : 各路 AD 转换电 路 IC4 ~ IC7、 实时时钟电路、 微控制器及电源电路、 点阵液晶显示电路、 控制接口和按钮键 盘; 以所述各路 AD 转换电路将对应设置的退火炉内各温度传感器输出的温度检测模拟信 号转换为数字信号, 提供至微控制器 ; 以所述实时时钟电路提供年、 月、 日、 时和分钟信号, 用于时间控制 ; 以所述微控制器及电源电路存储程序、 读取与温度值对应的数字信号、 时间信号, 用以 驱动点阵液晶显示电路显示相关内容, 读取通过键盘设定的运行参数、 输出控制信号以控 制电热丝工作电源的通断 ; 以所述点阵液晶显示电路显示时间、 温度、 电热丝的运行状态及温度传感器的状态 ; 以所述按钮键盘输入包括设定的温度和启停时刻的运行参数、 校对时钟 ; 以所述控制接口通过光电隔离给出控制信号。
2: 根据权利要求 1 所述的退火炉时间温度控制器, 其特征是所述控制器的控制过程 为: a、 设定炉内的预期温度 Ts、 设置加热日期、 加热启动时刻 C1 和保温时长 C2 ; b、 以微控制器读取各模数转换电路的中分别对应于炉内各温度传感器的温度检测信 号的各路温度数据 ; 取所述各路温度数据的平均值作为炉内温度 Tr ; c、 以微控制器读取实时时钟电路中的日期信号, 如果到达启动日期, 则进入下一步 ; 否 则返回步骤 a ; d、 以微控制器读取实时时钟电路中的当前时间信号 C0, 并与设定的时间进行比较, 若 (C1+C2) > C0 > C1 成立, 则进入下一步, 否则返回到步骤 a ; e、 温度比较 : 若 Tr > Ts 成立, 则切断加热电源, 处于保温状态, 然后返回到步骤 a ; 若 Tr > Ts 不成立, 则接通加热电源, 设置为加温状态, 随后返回到步骤 a。

说明书


一种退火炉时间温度控制器

    【技术领域】
     本发明涉及高温回火时间温度控制器。背景技术 在金属加工过程中, 会产生应力集中, 导致机械强度降低, 出现裂纹, 因此必须适 时减小或消除应力。消除应力的方法有 : 整体高温回火法 ; 局部高温回火温差拉伸法 ; 机械 拉伸法 ; 震动法等。其中, 整体高温回火是应用最广、 效果最好的方法。
     整体高温回火温度必须满足被回火工件的材料的要求, 因此是应力消除成功的关 键参数, 目前常规控制方式是通用温控仪实现温度控制, 但这种形式无法实现时间的精确 控制, 比如 : 若是希望在低谷时段用电, 必须由操作人员在低谷用电时段到来时手动启动, 退火完成后再手动停止 ; 已有一种采用 PLC 和触摸屏结合的控制系统, 但其系统构成复杂, 成本高。
     发明内容
     本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处, 提供一种退火炉时间温度控制 器, 既能实现温度的曲线控制、 又能实现时间控制, 在用电低谷时段自动启动回火设备, 合 理利用电能、 降低成本。
     本发明解决技术问题采用如下技术方案 :
     本发明退火炉时间温度控制器的结构特点是所述控制器的电路构成包括 : 各路 AD 转换电路 IC4-IC7、 实时时钟电路、 微控制器及电源电路、 点阵液晶显示电路、 控制接口 和按钮键盘 ;
     以所述各路 AD 转换电路将对应设置的退火炉内各温度传感器输出的温度检测模 拟信号转换为数字信号, 提供至微控制器 ;
     以所述实时时钟电路提供年、 月、 日、 时和分钟信号, 用于时间控制 ;
     以所述微控制器及电源电路存储程序、 读取与温度值对应的数字信号、 时间信号, 用以驱动点阵液晶显示电路显示相关内容, 读取通过键盘设定的运行参数、 输出控制信号 以控制电热丝工作电源的通断 ;
     以所述点阵液晶显示电路显示时间、 温度、 电热丝的运行状态及温度传感器的状 态;
     以所述按钮键盘输入包括设定的温度和启停时刻的运行参数、 校对时钟 ;
     以所述控制接口通过光电隔离给出控制信号。
     本发明退火炉时间温度控制器的结构特点也在于所述控制器的控制过程为 :
     a、 设定炉内的预期温度 Ts、 设置加热日期、 加热启动时刻 C1 和保温时长 C2 ;
     b、 以微控制器读取各模数转换电路的中分别对应于炉内各温度传感器的温度检 测信号的各路温度数据 ; 取所述各路温度数据的平均值作为炉内温度 Tr ;
     c、 以微控制器读取实时时钟电路中的日期信号, 如果到达启动日期, 则进入下一步; 否则返回步骤 a ;
     d、 以微控制器读取实时时钟电路中的当前时间信号 C0, 并与设定的时间进行比 较, 若 (C1+C2) > C0 > C1 成立, 则进入下一步 ; 否则返回到步骤 a ;
     e、 温度比较 : 若 Tr > Ts 成立, 则切断加热电源, 处于保温状态, 然后返回到步骤 a; 若 Tr > Ts 不成立, 则接通加热电源, 设置为加温状态, 随后返回到步骤 a。
     与已有技术相比, 本发明有益效果体现在 :
     本发明可以根据设定时刻在夜晚低谷电价时段自动启动, 依据设定温度对工件退 火, 消除应力, 并且在退火完毕后及时自动关闭, 一方面大大降低运行成本, 另一方面, 夜晚 无需人工操作, 降低工人劳动强度 ; 并且可以通过配置传感器回路实时诊断功能, 在温度传 感器回路发生故障时, 可以给出文字提示、 声音报警, 并且自动退出有故障的温度传感器回 路。 附图说明
     图 1 为本发明结构框图 ;
     图 2 为本发明电路原理图 ;
     图 3 为本发明控制流程示意图。具体实施方式
     参见图 1, 本实施例中的控制器的电路构成包括 : 12 位 AD 转换电路、 实时时钟电 路、 8 位微控制器及电源电路、 点阵液晶显示电路、 控制接口和按钮键盘 ;
     图 1 所示, 以 12 位 AD 转换电路将退火炉内温度传感器输出的模拟信号转换为数 字信号, 提供至微控制器 ;
     以实时时钟电路提供年、 月、 日、 时和分钟信号, 用于时间控制 ;
     以 8 位微控制器及电源电路存储程序、 读取与温度值对应的数字信号、 时间信号, 用以驱动点阵液晶显示电路显示相关内容, 读取通过键盘设定的运行参数、 输出控制信号 以控制电热丝工作电源的通断 ;
     以点阵液晶显示电路显示时间、 温度、 电热丝的运行状态及温度传感器的状态 ;
     以按钮键盘输入包括设定的温度和启停时刻的运行参数、 校对时钟 ;
     以控制接口通过光电隔离给出控制信号。
     参见图 2, 本实施例中采用以下器件 :
     1 块 128×64 点阵液晶显示器 IC1 ; 1 片 PCF8563T 实时时钟芯片 IC2 ; 3 只微动按 钮 S1、 S2 和 S3 ; 1 片型号为 MEGA 64 的 8 位微处理器 IC3 作为 CPU ; 4 片型号为 MAX6675 的 12 位数模转换器 IC4、 IC5、 IC6 和 IC7 ; 1 片 ULN2003 的达林顿阵列 IC8 ; 1 片 TLP541-4 的光 电耦合器 IC9 ;
     参见图 3, 本实施例中控制器的控制过程按如下步骤进行 :
     1、 接通电源 ;
     2、 由 CPU 读取参数并初始化 ;
     3、 通过微动按钮 S1、 S2、 S3 对时钟进行校准、 设定炉内的预期温度 Ts、 设置加热日 期、 加热启动时刻 C1 和保温时长 C2, 相关的数值显示在液晶显示器上, 可以设置多达 6 个时段, 实现温度的曲线控制, 格式如下 :
     启动日期 : XXXX.XX.XX( 格式为年月日 )
     启动时刻 C1( 时 : 分 ) 1XX:XX 2XX:XX 3XX:XX 4XX:XX 5XX:XX 6XX:XX
     保温时长 C2( 分钟 ) XXX XXX XXX XXX XXX XXX温度 Ts(C° ) XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX4、 以 Mega 64 微控制器 IC3 读取 IC4 ~ IC7 各模数转换电路 MAX6675 的四路数 据, 分别对应为炉内四路温度传感器 T1、 T2、 T3 和 T4 的温度值 ; 通过 Mega 64 快速计算出 对应温度传感器所在处的温度, 然后取平均值作为炉内温度 Tr。如果某一路的温度超过 1023℃, 则视为该路传感器存在故障, 不参与温度计算, 并且给出报警, 提示尽快维修 ;
     5、 以 Mega 64 微控制器 IC3 读取 PCF8563T 高精度时钟芯片 IC2 的日期信号, 如果 到达启动日期, 就进入第 6 步 ; 否则返回到第 3 步 ;
     6、 微控制器 CPU 读取 PCF8563T 的当前时间信号 C0, 并与设定的时间进行比较, 若 (C1+C2) > C0 > C1 成立, 则进入第 7 步 ; 若 (C1+C2) > C0 > C1 不成立, 则返回到第 3 步 ;
     7、 温度比较 : 若 Tr > Ts 成立, 则输出低电平″ 0″断开信号至 IC8, 再经过 IC9 光 电隔离后送出, 切断加热电源, 处于保温状态, 然后返回到第 3 步 ; 若 Tr > Ts 不成立, 则输 出高电平″ 1″接通信号至 IC8, 再经过 IC9 光电隔离后送出, 接通加热电源, 处于加温状 态, 之后返回到第 3 步。

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1、10申请公布号CN101976089A43申请公布日20110216CN101976089ACN101976089A21申请号201010541851922申请日20101112G05D23/20200601G05B19/0420060171申请人安徽电气工程职业技术学院地址230051安徽省合肥市包河区合巢路397号72发明人李淼杨圣春吴义纯74专利代理机构安徽省合肥新安专利代理有限责任公司34101代理人何梅生54发明名称一种退火炉时间温度控制器57摘要本发明公开了一种退火炉时间温度控制器,其特征是控制器的电路构成包括AD转换电路、实时时钟电路、微控制器及电源电路、点阵液晶显示电路、控制接。

2、口和按钮键盘;以AD转换电路将退火炉内温度传感器输出的模拟信号转换为数字信号,提供至微控制器;以实时时钟电路提供年、月、日、时和分钟信号用于时间控制;以微控制器及电源电路存储程序、读取与温度值对应的数字信号、时间信号,用以驱动点阵液晶显示电路显示相关内容、读取通过键盘设定的运行参数、输出控制信号以控制电热丝工作电源的通断。本发明既能实现温度控制、又能实现时间控制,合理利用低谷时段电能,降低成本。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN101976094A1/1页21一种退火炉时间温度控制器,其特征是所述控制器的电路构成包括各路AD转换电。

3、路IC4IC7、实时时钟电路、微控制器及电源电路、点阵液晶显示电路、控制接口和按钮键盘;以所述各路AD转换电路将对应设置的退火炉内各温度传感器输出的温度检测模拟信号转换为数字信号,提供至微控制器;以所述实时时钟电路提供年、月、日、时和分钟信号,用于时间控制;以所述微控制器及电源电路存储程序、读取与温度值对应的数字信号、时间信号,用以驱动点阵液晶显示电路显示相关内容,读取通过键盘设定的运行参数、输出控制信号以控制电热丝工作电源的通断;以所述点阵液晶显示电路显示时间、温度、电热丝的运行状态及温度传感器的状态;以所述按钮键盘输入包括设定的温度和启停时刻的运行参数、校对时钟;以所述控制接口通过光电隔离。

4、给出控制信号。2根据权利要求1所述的退火炉时间温度控制器,其特征是所述控制器的控制过程为A、设定炉内的预期温度TS、设置加热日期、加热启动时刻C1和保温时长C2;B、以微控制器读取各模数转换电路的中分别对应于炉内各温度传感器的温度检测信号的各路温度数据;取所述各路温度数据的平均值作为炉内温度TR;C、以微控制器读取实时时钟电路中的日期信号,如果到达启动日期,则进入下一步;否则返回步骤A;D、以微控制器读取实时时钟电路中的当前时间信号C0,并与设定的时间进行比较,若C1C2C0C1成立,则进入下一步,否则返回到步骤A;E、温度比较若TRTS成立,则切断加热电源,处于保温状态,然后返回到步骤A;若。

5、TRTS不成立,则接通加热电源,设置为加温状态,随后返回到步骤A。权利要求书CN101976089ACN101976094A1/3页3一种退火炉时间温度控制器技术领域0001本发明涉及高温回火时间温度控制器。背景技术0002在金属加工过程中,会产生应力集中,导致机械强度降低,出现裂纹,因此必须适时减小或消除应力。消除应力的方法有整体高温回火法;局部高温回火温差拉伸法;机械拉伸法;震动法等。其中,整体高温回火是应用最广、效果最好的方法。0003整体高温回火温度必须满足被回火工件的材料的要求,因此是应力消除成功的关键参数,目前常规控制方式是通用温控仪实现温度控制,但这种形式无法实现时间的精确控制,。

6、比如若是希望在低谷时段用电,必须由操作人员在低谷用电时段到来时手动启动,退火完成后再手动停止;已有一种采用PLC和触摸屏结合的控制系统,但其系统构成复杂,成本高。发明内容0004本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处,提供一种退火炉时间温度控制器,既能实现温度的曲线控制、又能实现时间控制,在用电低谷时段自动启动回火设备,合理利用电能、降低成本。0005本发明解决技术问题采用如下技术方案0006本发明退火炉时间温度控制器的结构特点是所述控制器的电路构成包括各路AD转换电路IC4IC7、实时时钟电路、微控制器及电源电路、点阵液晶显示电路、控制接口和按钮键盘;0007以所述各路AD转换电路将对应。

7、设置的退火炉内各温度传感器输出的温度检测模拟信号转换为数字信号,提供至微控制器;0008以所述实时时钟电路提供年、月、日、时和分钟信号,用于时间控制;0009以所述微控制器及电源电路存储程序、读取与温度值对应的数字信号、时间信号,用以驱动点阵液晶显示电路显示相关内容,读取通过键盘设定的运行参数、输出控制信号以控制电热丝工作电源的通断;0010以所述点阵液晶显示电路显示时间、温度、电热丝的运行状态及温度传感器的状态;0011以所述按钮键盘输入包括设定的温度和启停时刻的运行参数、校对时钟;0012以所述控制接口通过光电隔离给出控制信号。0013本发明退火炉时间温度控制器的结构特点也在于所述控制器的。

8、控制过程为0014A、设定炉内的预期温度TS、设置加热日期、加热启动时刻C1和保温时长C2;0015B、以微控制器读取各模数转换电路的中分别对应于炉内各温度传感器的温度检测信号的各路温度数据;取所述各路温度数据的平均值作为炉内温度TR;0016C、以微控制器读取实时时钟电路中的日期信号,如果到达启动日期,则进入下一说明书CN101976089ACN101976094A2/3页4步;否则返回步骤A;0017D、以微控制器读取实时时钟电路中的当前时间信号C0,并与设定的时间进行比较,若C1C2C0C1成立,则进入下一步;否则返回到步骤A;0018E、温度比较若TRTS成立,则切断加热电源,处于保温。

9、状态,然后返回到步骤A;若TRTS不成立,则接通加热电源,设置为加温状态,随后返回到步骤A。0019与已有技术相比,本发明有益效果体现在0020本发明可以根据设定时刻在夜晚低谷电价时段自动启动,依据设定温度对工件退火,消除应力,并且在退火完毕后及时自动关闭,一方面大大降低运行成本,另一方面,夜晚无需人工操作,降低工人劳动强度;并且可以通过配置传感器回路实时诊断功能,在温度传感器回路发生故障时,可以给出文字提示、声音报警,并且自动退出有故障的温度传感器回路。附图说明0021图1为本发明结构框图;0022图2为本发明电路原理图;0023图3为本发明控制流程示意图。具体实施方式0024参见图1,本实。

10、施例中的控制器的电路构成包括12位AD转换电路、实时时钟电路、8位微控制器及电源电路、点阵液晶显示电路、控制接口和按钮键盘;0025图1所示,以12位AD转换电路将退火炉内温度传感器输出的模拟信号转换为数字信号,提供至微控制器;0026以实时时钟电路提供年、月、日、时和分钟信号,用于时间控制;0027以8位微控制器及电源电路存储程序、读取与温度值对应的数字信号、时间信号,用以驱动点阵液晶显示电路显示相关内容,读取通过键盘设定的运行参数、输出控制信号以控制电热丝工作电源的通断;0028以点阵液晶显示电路显示时间、温度、电热丝的运行状态及温度传感器的状态;0029以按钮键盘输入包括设定的温度和启停。

11、时刻的运行参数、校对时钟;0030以控制接口通过光电隔离给出控制信号。0031参见图2,本实施例中采用以下器件00321块12864点阵液晶显示器IC1;1片PCF8563T实时时钟芯片IC2;3只微动按钮S1、S2和S3;1片型号为MEGA64的8位微处理器IC3作为CPU;4片型号为MAX6675的12位数模转换器IC4、IC5、IC6和IC7;1片ULN2003的达林顿阵列IC8;1片TLP5414的光电耦合器IC9;0033参见图3,本实施例中控制器的控制过程按如下步骤进行00341、接通电源;00352、由CPU读取参数并初始化;00363、通过微动按钮S1、S2、S3对时钟进行校准。

12、、设定炉内的预期温度TS、设置加热日期、加热启动时刻C1和保温时长C2,相关的数值显示在液晶显示器上,可以设置多达6个时说明书CN101976089ACN101976094A3/3页5段,实现温度的曲线控制,格式如下0037启动日期XXXXXXXX格式为年月日0038启动时刻C1时分保温时长C2分钟温度TSC1XXXXXXXXXXX2XXXXXXXXXXX3XXXXXXXXXXX4XXXXXXXXXXX5XXXXXXXXXXX6XXXXXXXXXXX00394、以MEGA64微控制器IC3读取IC4IC7各模数转换电路MAX6675的四路数据,分别对应为炉内四路温度传感器T1、T2、T3和T4。

13、的温度值;通过MEGA64快速计算出对应温度传感器所在处的温度,然后取平均值作为炉内温度TR。如果某一路的温度超过1023,则视为该路传感器存在故障,不参与温度计算,并且给出报警,提示尽快维修;00405、以MEGA64微控制器IC3读取PCF8563T高精度时钟芯片IC2的日期信号,如果到达启动日期,就进入第6步;否则返回到第3步;00416、微控制器CPU读取PCF8563T的当前时间信号C0,并与设定的时间进行比较,若C1C2C0C1成立,则进入第7步;若C1C2C0C1不成立,则返回到第3步;00427、温度比较若TRTS成立,则输出低电平0断开信号至IC8,再经过IC9光电隔离后送出,切断加热电源,处于保温状态,然后返回到第3步;若TRTS不成立,则输出高电平1接通信号至IC8,再经过IC9光电隔离后送出,接通加热电源,处于加温状态,之后返回到第3步。说明书CN101976089ACN101976094A1/2页6图1图2说明书附图CN101976089ACN101976094A2/2页7图3说明书附图CN101976089A。

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