CN117865441A - 一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，其特征在于：设置有串级PI控制器、温度给定斜坡、输出斜坡、输出限幅、温度检测单元、电流检测单元、电控调节器和加热载体，所述串级PI控制的控制器分为温度PI控制器、电流PI控制器、外部温度PI控制器。适用于特种玻璃行业领域的铂金加热控制尤其是铂金料碗的加热控制。
Description
技术领域
本发明涉及特种玻璃生产技术领域，更具体的，涉及一种使用铂金作为加热载体的玻璃出料加热控制方法、装置及系统。
背景技术
特种电子玻璃行业中，对玻璃进行精确加热控温，使产品达到一定性能，易于玻璃产品的成型和加工，或通过精确控制温度实现对玻璃液的流量控制，满足出料量的恒定。
温度反馈控制与生俱来的滞后性是精确控温的难点，而外层保温层温度的快速冷却及环境温度波动不利于玻璃工艺的实现和玻璃流量的控制，因此精确的温度控制对玻璃成型和加工有着重要的意义。
针对上述问题提出一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提出了一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，通过串级的控制器实现精确温度控制。
其具体采用以下技术方案：
一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，其特征在于：设置有串级PI控制器、温度给定斜坡、输出斜坡、输出限幅、温度检测单元、电流检测单元、电控调节器和加热载体，所述串级PI控制的控制器分为温度PI控制器、电流PI控制器、外部温度PI控制器。
温度PI控制器的温度给定采用斜坡给定的方式，目标温度值以斜率的方式逐步给定到温度PI控制的输入端，且斜率可调节。
温度PI控制连接加热回路的温度检测单元；电流PI控制器连接加热回路的电流检测单元。外部温度PI控制连接外部保温层温度检测单元。
电流环的输出配置有输出斜坡和输出限幅，在控制运行的过程中，输出斜坡的斜率和输出限幅值均可调节。
配置有电控调节器直接作用于加热载体，通过电压的调节实现加热载体电流的调节。
温度PI控制和电流PI控制进行串级控制，温度PI控制作为外环，电流PI控制为内环；温度PI控制的输出作为电流PI控制的输入。
保温层温度PI控制偏差做为温度PI控制的输入，铂金料碗内的多个测点温度的加权输出值代表铂金料碗的温度控制点，温度控制点的控制偏差作为保温层温度PI控制器的输入。
铂金料碗内的多个测点温度的加权值由热模型测得并通过实际值进行修正，修正系数在系统内可以人工输入。
温度PI控制器根据给定值和温度检测单元的偏差值进行控制输出的计算，得出的计算输出值经过线性转换后，给定到电流PI控制的输入值，电流PI控制器根据输入值和电流检测单元的偏差值进行计算输出到斜坡计算块。
电流环输出给定到输出斜坡块的输入，输出斜坡块根据设定斜率逐步调节输出值的升降，输出斜坡的输出值给定到输出限幅的输入值；输出限幅根据输入值进行判断，若输入值大于限幅设定值，则将输出限幅的设定值作为输出限幅的输出值给定到电控调节器，若输入值小于等于限幅设定值，则将输入值作为限幅输出的输出值。
在温度PI控制器饱和的情况下，电流PI控制器的输入值达到最大值，通过设定输出限幅值可保持电流的给定，防止电流检测元件损坏时，电流的输出值发生突变，可调限幅输出也是对加热载体的一个保护措施；输出斜坡的功能实现了输出值的逐步调节，外部检测元件的波动，不影响电控调节器的输入，实现电控调节器的稳定运行。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例装置组成示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面给出具体实施例。
为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实例，作详细说明如下：图1为本发明的现场简易示意图，其中1为温度给定斜坡发生器，2为温度PI控制器，3为电流PI控制器，4为电流环输出斜坡发生器，5为输出限幅控制器，6为电控调节器，7为温度检测元件，8为电流检测元件，9为保温层温度检测元件，10为钢构层温度检测元件。
本实施例，采用铂金料碗作为加热载体，用于玻璃液流量的控制，控制流量手段的核心就是控制温度。
优选的，温度PI控制的给定值采用斜坡给定，预算斜率为0.015℃/s，斜率可以根据目标温度与升温时间进行设定，温度检测单元的实际温度值反馈到温度PI控制，温度PI控制计算得出控制输出。
优选的，温度PI控制的输出经线性化后给定到电流PI控制的输入，电流检测单元的实际电流值反馈到电流PI控制，电流PI控制计算得出控制输出；
优选的，所述电流PI控制的输出给定到输出斜坡块，斜率设定0.01％/s,输出斜坡的随着控制的延续，逐步调节输出到输出限幅。发明人经研究发现，在加热能力足够的情况下，过快的斜率输出可以快速升温，但会导致铂金电流密度超过设计值，甚至出线铂金断裂的情况。为解决此问题，本系统在斜率给定的情况下增加斜坡给定输出，同时叠加电流饱和限幅，保障系统在足够加热能力的情况实现安全稳定的电流控制。
优选的，所述输出斜坡的输出值给定到输出限幅，输出限幅值设定为80％，输出限幅根据设定值和输入值进行判断，若输入值大于输出限幅值，则输出限幅将设定值输出给电控调节器，若输入值小于等于输出限幅值，则输出限幅将输入值输出给电控调节器；
优选的，所述电控调节器根据输入值调节加热回路载体的电流值进行升温。
优选的，所述的温度给定斜坡发生器工作的延续，给定温度值逐步调节，温度PI控制和电流PI控制持续给定输出，输出斜坡依据斜率设定调节电控调节器的给定值实现缓慢增减加热载体的电流。随着加热载体温度值的逐步上升至温度给定值，温控PI控制和电流PI控制逐步减小输出，输出斜坡依据斜率设定逐步减小给定电控调节器的数值，避免了加热载体的电流值骤减，从而避免了温度值的波动。
优选的，所述输出斜坡，在控制过程中依据斜率设定值调节输出，温度检测单元和电流检测单元在控制过程中的突变无法立刻作用到电控调节器。
优选的，所述输出限幅，在控制过程中依据输出限幅设定值限制给定电控调节器的数值，有效控制电流加热载体的电流，保护加热回路的载体。
基于以上设计，解决加热过程中温度波动的问题，实现精度的控温，电流环输出斜坡发生器的斜率可根据实际工况进行设定。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (10)
1.一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，其特征在于，包括：获取铂金料碗二次侧电流及料碗内多个测点玻璃温度；多测点温度的加权表示；铂金料碗温度串级控制器，所述控制器包含温度PI控制器和电流PI控制器；保温层辅助电加热装置；保温层及金属外结构温度检测；内外层混合温度串级控制方法及策略。
2.根据权利要求1所述的一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，其特征在于：温度PI控制器的温度给定采用斜坡给定的方式，目标温度值以斜率的方式逐步给定到温度PI控制的输入端，且斜率可调节。
3.根据权利要求1所述的一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，其特征在于：温度PI控制连接加热回路的温度检测单元；电流PI控制器连接加热回路的电流检测单元。
4.根据权利要求1所述的一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，其特征在于：电流环的输出配置有输出斜坡和输出限幅，在控制运行的过程中，输出斜坡的斜率和输出限幅值均可调节。
5.根据权利要求1所述的一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，其特征在于：配置有电控调节器直接作用于加热载体。
6.根据权利要求1所述的一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，其特征在于：温度PI控制和电流PI控制进行串级控制，温度PI控制作为外环，电流PI控制为内环；温度PI控制的输出作为电流PI控制的输入。
7.根据权利要求6所述的一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，其特征在于：温度PI控制器根据给定值和温度检测单元的偏差值进行控制输出的计算，得出的计算输出值经过线性转换后，给定到电流PI控制的输入值，电流PI控制器根据输入值和电流检测单元的偏差值进行计算输出到输出斜坡。
8.根据权利要求1-7其中任一所述的一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，其特征在于：电流环输出给定到输出斜坡的输入，输出斜坡根据设定斜率逐步调节输出值的升降，输出斜坡的输出值给定到输出限幅的输入值；输出限幅根据输入值进行判断，若输入值大于限幅设定值，则将输出限幅的设定值作为输出限幅的输出值给定到电控调节器，若输入值小于等于限幅设定值，则将输入值作为限幅输出的输出值。
9.根据权利要求1-8其中任一所述的一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，其特征在于：在温度PI控制器饱和的情况下，电流PI控制器的输入值达到最大值，通过设定输出限幅值可保持电流的给定，防止电流检测元件损坏时，电流的输出值发生突变，可调限幅输出也是对加热载体的一个保护措施；输出斜坡的功能实现了输出值的逐步调节，外部检测元件的波动，不影响电控调节器的输入，实现电控调节器的稳定运行。
10.根据权利要求1所述的一种铂金料碗精确加热控制方法、装置及系统，其特征在于：铂金料碗的外层钢结构温度及保温层温度参与系统温度控制，外部温度的偏差值作为权利要求6所述温度PI控制器的给定值，消除外部温度变化对铂金料碗温度的影响。
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