[实用新型]一种稳衡炉温控制仿真教学系统

说明书

技术领域

本实用新型属自动化控制技术领域，具体的涉及一种稳衡炉温控制仿真教学系统。

背景技术

加热炉是工业生产中比较典型的过程设备，尤其是在石油加工行业，其特点是处理量大、投资大、能耗高。出于对处理量、管压和节能的考虑，工业上通常将产品分成几个支路在加热炉中加热，要求各支路出口温度保持平衡。常规控制很难实现，往往会造成出口温差在5-10度之间。因此需要采用一些复杂控制策略，以使出口温差控制在正负1度之间。

目前市面上的教学系统，工业背景不强。多是用一个单入单出的炉子进行实验，只能进行简单的建模、常规PID控制实验，需要串级控制时往往要和其他系统如水箱等联合起来实验，实际意义不强。

本实用新型将紧紧围绕一类工业加热炉的温度平衡控制，通过硬件仿真，不仅可以让学生完成数学建模、PID控制实验、串级控制等复杂控制实验、监控和组态、程序设计等等。还可以让学生了解工业控制系统的分层架构，常用的工业控制器如PLC的用法，WinCC组态软件的使用，触摸屏的操作和编程，设备的组网等，可以从工艺、控制和优化的角度掌握过程控制的相关知识。具有功能强大、涉及的理论知识多、操作性强、理论联系实际等特点。

实用新型内容

一种稳衡炉温控制仿真教学系统，如图1所示，待加热液体入口管道1的各个炉温加热支路分别与恒温加热炉2连接，经过恒温加热炉2后的各个炉温加热支路上依次分别设有电动调节阀3、温度和流量变送器4，电动调节阀3、温度和流量变送器4均与微处理器连接，整体恒温加热参数操控面板7为微处理器的显示调控单元；微处理器通过网络连接线6与控制器连接；上位机数据采集以及监控系统5为控制器的显示调控单元，上位机数据采集以及监控系统5由PLC以及触摸屏两部分组成，PLC与触摸屏连接。整体恒温加热参数操控面板7上设有现场参数调节显示屏8、干扰系数调节旋钮9、比例系数调节旋钮10、积分系数调节旋钮11、微分系数调节旋钮12、支路管道温度设定旋钮13、支路选择旋钮14，干扰系数调节旋钮9、比例系数调节旋钮10、积分系数调节旋钮11、微分系数调节旋钮12、支路管道温度设定旋钮13并列平行布置，现场参数调节显示屏8、支路选择旋钮14分别设置在整体恒温加热参数操控面板7中。

在上述方案中优选的是，所述稳衡炉温控制仿真教学系统中，微处理器与控制器之间均连接的模拟调节阀、模拟温度传感器、模拟流量传感器构成分流常规控制后并结合热量守恒进行差动平衡控制。

在上述方案中优选的是，所述稳衡炉温控制仿真教学系统中，炉温加热支路通过微处理器对炉温进行数字式仿真控制，微处理器的输出信号经过转换输入至控制器。

在上述方案中优选的是，所述稳衡炉温控制仿真教学系统中，微处理器将其炉温加热成数学模型并转化为差分方程的形式进而进行仿真。

在上述方案中优选的是，所述稳衡炉温控制仿真教学系统中，其模拟传感器的作用是：采用数模转换和电压放大方式将微处理器计算出的数值转化为实时现场炉温的温度信号和流量信号。

在上述方案中优选的是，所述稳衡炉温控制仿真教学系统中，模拟调节阀的作用是采用电压线性分压方案将控制器输出信号转换为可供微处理器处理的电信号输入到微处理器的单元中。

在上述任一方案中优选的是，所述稳衡炉温控制仿真教学系统中，所述控制器连接触摸屏构成上位机实时监控，并且对常规控制和差动平衡控制两种方案进行选择。

在上述任一方案中优选的是，所述稳衡炉温控制仿真教学系统中，所述控制器设有网络输出接口，并通过网线与上位机连接构成实时监控。

在上述方案中优选的是，所述稳衡炉温控制仿真教学系统中，所述触摸屏中，用户可以得到大量关于生产过程中的信息，具有完整简便的选择菜单，用户可以通过简单的操作便可完成目的。

在上述方案中优选的是，所述稳衡炉温控制仿真教学系统中，所述触摸屏的人机交互界面直观操作，实时检测生产状况，包括温度、流量数据，并可通过实时曲线观察各支路流量、温度数据，直观形象。

在上述方案中优选的是，所述稳衡炉温控制仿真教学系统控制系统稳定性好，易于操作，可以提供友好的人机界面，自动化程度高，符合现代工业生产中提出的对加热炉各支路出口温度均衡控制的要求，有很好的应用前景。

在上述方案中优选的是，所述稳衡炉温控制仿真教学系统控制只需接220V家用AC便可以工作，其电气设备与外界隔离，具有良好的安全性。

附图说明

图1是按照本实用新型的稳衡炉温控制仿真教学系统的一优选实施例的原理图。