[发明专利]一种钢料温度实时测量与控制方法及专用装置

说明书

技术领域

本发明涉及钢料温度测量与控制技术，特别是涉及一种能够实现钢料的中频感应加热温度实时测量与闭环控制的方法及专用装置。

背景技术

钢料加热弯曲淬火机床目前普遍采用的温度测量与控制方法是：采用非接触式的红外测温仪检测中频感应加热区的钢料温度，根据红外测温仪显示的钢料温度人工调整中频电源的功率来调节钢料的温度。由于中频电源功率的微小变化对钢料温度就会产生较大的影响，因此人工调整无法保证钢料的温度的精度，钢料一般加热到1020摄氏度，其塑性变形温度区间仅有60摄氏度，一旦超出了钢料的塑性变形温度区间，就可能导致钢料的机械强度的急骤下降，从而使整根钢料报废。为了提高钢料的中频感应加热温度的控制精度，研制一种能够精确控制钢料温度的测量控制方法及专用装置，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够自动且精确控制钢料温度的测量与控制方法及专用装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

测量与控制方法：

1)用非接触式的红外测温仪检测钢料的中频加热温度；

2)将测得的钢料温度信号通过红外测温仪变送器转换成1～5V模拟电压信号；

3)将所述模拟电压信号经红外测温仪变送器上的模拟量输出接口送至安装于工控机内的模拟量输入装置将其转变为数字电压信号；

4)执行存储于工控机内的控制模块任务，得到进给速度的数字信号，作为控制量；

5)最后经安装于工控机内的模拟量输出装置将所述钢料的进给速度转换成0～10V模拟电压信号后送至交流变频器；

6)由交流变频器控制钢料进给电机的转速，从而实现钢料温度的实时闭环控制。

控制模块任务具体为：

1)通过进行工程量转换，将数字电压信号转换为实际温度值；

2)通过对钢料所设定的温度参数及实际温度值求出钢料温度误差；

3)由变速积分数字PID控制算法公式计算出实际的进给速度的数字信号，作为控制量；

所述控制模块任务具体如下：

首先初始化参数：

本发明设：钢料温度误差下限，钢料温度误差上限，控制量上一个扫描周期值，钢料温度误差上一个扫描周期值，钢料温度误差上两个扫描周期值，控制量，红外测温仪测量值下限，红外测温仪测量值上限，数字PID控制器积分项作用系数，数字PID控制器比例项，数字PID控制器积分时间，数字PID控制器微分时间，扫描周期，实际钢料温度，第一数字PID控制器误差系数，第二数字PID控制器误差系数，第三数字PID控制器误差系数；

然后设定钢料温度；

读取红外测温仪测量信号；

计算实际钢料温度，计算公式为：T＝(V1-1)×(m1-n1)/4+n1；

计算钢料温度误差，计算公式为：ek＝Ts-T；

判断钢料温度误差是否大于钢料温度误差上限，若钢料温度误差大于钢料温度误差上限，则将数字PID控制器积分项作用系数置0，跳转到计算第一数字PID控制器误差系数处继续执行；若钢料温度误差小于钢料温度误差上限，则判断钢料温度误差是否小于钢料温度误差下限；

若钢料温度误差小于钢料温度误差下限，则将数字PID控制器积分项作用系数置1，然后跳转到计算第一数字PID控制器误差系数处；若钢料温度误差不小于钢料温度误差下限，则执行如下步骤；

计算数字PID控制器积分项作用系数，计算公式为：Nk＝(B2-ek)/(B2-B1)；

计算第一数字PID控制器误差系数，计算公式为：K0＝Kp×(1+Nk×t/Ti+Td/t)；

计算第二数字PID控制器误差系数，计算公式为：K1＝(-1)×Kp×(1+2×Td/t)；

计算第三数字PID控制器误差系数，计算公式为：K2＝Kp×Td/t；

计算控制量，计算公式为：uk＝uk_1+K0×ek+K1×ek_1+K2×ek_2；

输出控制量；

保存参数值：uk_1＝uk：ek_2＝ek_1：ek_1＝ek；

判断钢料是否加工完毕，若结果为否，则返回到设定钢料温度处，若结果为是，则退出。

其所用装置包括：

一红外测温仪镜头，与红外测温仪变送器电连接；红外测温仪镜头通过X轴调整装置设置于对准钢料测温点的X轴方向位置，通过Y轴调整装置设置于对准钢料测温点的Y轴方向位置，并通过测温点距离调节装置设于相对于钢料测温点的有效测温距离内；

一工控机，存有控制模块程序；