[发明专利]一种碳势计算方法

说明书

本发明公开了一种碳势计算方法，其包括如下步骤：1)确定碳势计算的输入模拟信号；2)原始输入模拟信号的采样；3)对原始输入模拟信号进行算术平均值滤波；4)计算碳势。本发明对原始输入模拟信号进行分段算术平均值滤波处理后再计算碳势，有效地解决了由于模拟输入信号因为受外部环境干扰造成的碳势波动大、数据不稳定的技术问题；同时减少了碳势的计算次数，节约了PLC的计算资源。

技术领域

本发明涉及碳势计算领域，尤其是一种碳势计算方法。

背景技术

热处理的渗碳设备中，需要对炉内的渗碳能力参数(简称“碳势”)进行测量及管理，碳势与炉内气氛的温度、二氧化碳含量及一氧化碳含量密切相关。碳势与炉内气氛的温度、碳势气体(二氧化碳或氧气)的含量及一氧化碳的含量密切相关。根据所选择的碳势气体的种类，碳势的表征方法包括氧势法及二氧化碳势法，氧势法可以用表达式Cp＝f(T,O₂,CO)来表示，而二氧化碳式法则可用表达式Cp＝f(T,CO₂,CO)表示，其中：Cp表示炉内气氛中的碳势，T表示炉内气氛的温度，O₂表示炉内气氛中的氧气的含量，CO₂表示炉内气氛中二氧化碳的含量，CO表示炉内气氛中一氧化碳的含量。

以二氧化碳势法为例，碳势计算的过程如下：温度传感器获取炉内气氛的温度值模拟信号，二氧化碳探头及一氧化碳探头分别获取炉内气氛中的二氧化碳及一氧化碳的百分比浓度模拟信号，上述三个输入模拟信号被传送至可编程控制器(PLC)，PLC调用其内部预先存储的碳势计算程序计算出碳势。碳势的计算过程复杂，计算一次碳势需要占用较多的PLC计算资源，现有技术中，针对采集到的每一组模拟信号采样值，PLC都会计算一次碳势。

现有技术存在如下缺陷：1.输入模拟信号易受到外部环境的干扰，造成碳势的波动幅度大、数据不稳定，很难真实地反应出炉内气氛的碳势值变化情况；2.PLC针对每一次模拟信号采样值都需要计算一次碳势，需要耗费大量的PLC计算资源。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种碳势计算方法，该方法采用算术平均值滤波算法对原始输入模拟信号进行滤波处理后再计算碳势，其技术方案如下：

一种碳势计算方法，其特征在于，其包括如下步骤：

1)确定碳势计算的输入模拟信号：输入模拟信号包括炉内气氛的温度值、炉内气氛中的二氧化碳的含量、炉内气氛中的一氧化碳的含量；

2)原始输入模拟信号的采样：打开可编程控制器，连续对炉内气氛的温度值、炉内气氛中的二氧化碳的含量、炉内气氛中的一氧化碳的含量进行采样；同时，可编程控制器的存储单元记录并保存原始输入模拟信号采样数据，记为三维数组(T(n)，CO₂(n)，CO(n))，所述T(n)、CO₂(n)、CO(n)分别为第n次采样所获取的炉内气氛温度值、炉内气氛中二氧化碳含量、炉内气氛中的一氧化碳含量；

3)对原始输入模拟信号进行分段算术平均值滤波：为了消除输入变量的高频小幅度波动，采用分段算术平均值滤波算法对原始输入模拟信号进行滤波处理，每段包括N(N≥2)个原始输入模拟信号采样数据；同时，可编程控制器的存储单元记录并保存经滤波处理后的输入模拟信号，记为三维数组(T’(m)，CO₂’(m)，CO’(m))，所述T’(m)，CO₂’(m)，CO’(m)分别为第m段经滤波处理后的炉内气氛温度值、炉内气氛中二氧化碳含量、炉内气氛中的一氧化碳含量，

其中：

4)计算碳势：基于经滤波处理后的输入模拟信号，可编程控制器的计算单元完成碳势计算。

作为本发明的进一步改进，所述N的取值为20。

作为本发明的进一步改进，所述可编程控制器为西门子S7-300。