专利名称：微波加热炉的温度控制方法、系统和微波加热炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及微波加热炉控制领域，更具体的说，是涉及一种微波加热炉的温度控制方法、系统和微波加热炉。
背景技术：
随着我国工业技术的发展，微波加热炉作为一种用耐火材料砌成的用以煅烧物料或烧成制品的设备越来越被广泛应用于机械、冶金、石油和煤气等工业领域。
微波加热炉内部温度控制大多采用PID控制的方法，主要有两种方式来实现PID控制方法。一种是采用PID过程控制模块，用户在使用这种模块时只需要设置一些参数，使用起来非常方便，一块模块可以控制几路甚至几十路闭环回路。但是这种模块的价格昂贵，一般在大型控制系统中使用。另一种是使用自编程序实现PID闭环控制，但这种方法都需要由用户自己编制PID控制程序。由此可见，现有技术中的PID控制方法的实现方式成本昂贵、操作步骤繁琐，会增加微波加热炉的工作负担，浪费大量的人力财力。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种微波加热炉的温度控制方法和系统，以克服现有技术中由于PID控制方法的实现方式成本昂贵、操作步骤繁琐的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种微波加热炉的温度控制方法，包括分段采集微波加热炉内温度；经比例-积分-微分(PID)指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差值进行PID运算和处理，得到相应的控制量；依据所述控制量调节控制微波源的功率；依据所述微波源输出的经调节后的功率控制微波加热炉的温度。优选的，在PID运算处理之前还包括对PID进行调试，使比例、积分和微分环节都能达到阈值；其中，所述PID调试在所述微波加热炉的温度控制系统的最大承载的情况下进行。优选的，在执行所述微波加热炉的温度控制方法时，对各个操作生成的数据进行实时显示，所述数据包括所述炉内温度、所述偏差值或所述微波源输出的功率值。优选的，得到相应的控制量之后，转换所述控制量为顺控信息，依据所述顺控信息顺序控制调节所述微波加热炉内的温度。优选的，对所述偏差值进行PID处理，得到对应的控制量的具体过程包括计算当前时刻的炉内温度与前一时刻的炉内温度的差值作为PID处理中的微分分量；获取当前炉内的干扰值；接收所述偏差值，并依据所述偏差值、所述微分分量和所述干扰值进行PID运算，得到对应的控制量输出。
一种微波加热炉温度控制系统，包括分段设置于微波加热炉中的热电偶，用于采集所在段的炉内温度；PLC控制器，用于获取热电偶采集到的炉内温度，经PID指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差量进行PID运算和处理，得到相应的控制量;调压模块，用于接收所述控制量，调节微波源的功率；微波源，用于依据所述调压模块的调制结果，输出相应的功率。优选的，上述微波加热炉温度控制系统，还包括人机交互界面，用于显示上述微波加热炉内各个操作过程中的数据，所述数据包括所述炉内温度、所述偏差值或所述微波 源输出的功率值。优选的，上述微波加热炉温度控制系统，还包括顺控单元，用于转换所述控制量为顺控信息，依据所述顺控信息顺序控制调节微波加热炉内温度。优选的，所述PLC控制器包括模拟量模块，用于获取热电偶采集到的炉内温度；PID调节模块，用于经PID指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差量进行PID运算和处理，得到相应的控制量。一种微波加热炉，包括如上所述的微波加热炉温度控制系统。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种微波加热炉的温度控制方法、系统和微波加热炉，通过分段设置于微波加热炉中的热电偶采集所在段的炉内温度，PLC控制器获取热电偶采集到的炉内温度，经PID指令与设定温度相比较获取偏差量，对所述偏差量进行PID运算和处理，得到相应的控制量至调压模块调节微波源的功率输出进而控制微波加热炉的温度。通过上述PID控制方法使微波加热炉的运行成本大大降低，其操作步骤简单，控制精度高，抗干扰能力强，实现智能化运行，而且在允许负载、电枢电阻和转动惯量变化的范围内，都能保持响应的快速性以及无静差、无超调的优良性能。从而减轻了微波加热炉的工作负担，节省了大量的人力财力。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图I为本发明实施例一中公开的一种微波加热炉的温度控制方法流程图；图2为本发明实施例一中公开的微波加热炉的温度控制过程中对所述偏差值进行PID处理得到对应的控制量的具体过程流程图；图3为本发明实施例一中公开的微波加热炉的PID的具体调试过程流程图；图4为本发明实施例二公开的又一种微波加热炉的温度控制方法流程图；图5为本发明实施例三公开的又一种微波加热炉的温度控制方法流程图；图6为本发明实施例四公开的一种微波加热炉温度控制系统的结构示意图；图7为本发明实施例四公开的一种微波加热炉温度控制系统中的PLC控制器的结构示意图8为本发明实施例五公开的又一种微波加热炉温度控制系统的结构示意图；图9为本发明实施例六公开的又一种微波加热炉温度控制系统的结构示意图。
具体实施例方式为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词的说明、简写或缩写总结如下HMI, Human Machine Interface,人机交互界面；PLC, Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器；PID, Proportion Integration Differentiation,比例、积分、微分控制，简称 PID控制，又称PID调节。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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明公开了一种微波加热炉的温度控制方法、系统和微波加热炉，以解决现有技术中的微波加热炉中的PID控制方法的实现方式成本昂贵、操作步骤繁琐、工作负担重的问题。本发明公开了一种微波加热炉的温度控制方法，通过PID比较热电偶采集到的炉内温度与预先设定的温度的偏差，将得到的偏差值进行PID运算和处理，对处理后的结果进行微波源的功率调节，输出所述调节后的功率，进而控制微波加热炉的温度。实施例一本发明实施例一公开的微波加热炉的温度控制方法流程如图I所示，包括步骤Sll :分段采集微波加热炉内温度。在执行步骤Sll的过程中，依据的是在微波加热炉内分段划分的空间内，各段放置的热电偶。各个热电偶分别用来采集所在段的炉内温度，当控制器需要哪段温度时，对应该段的热电偶则采集相应段的温度。步骤S12 :经PID指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差值进行PID运算和处理，得到相应的控制量。在执行步骤S12时，首先系统根据偏差量变化的速度，PID调节模块中的微分部分提前给出较大的调节作用；只要偏差量存在，比例部分就会及时产生与偏差量成比例的调节作用，减少偏差量；只要偏差量不为零，控制器的输出就会因积分作用而不断变化。步骤S13 :依据所述控制量调节控制微波源的功率。在执行步骤S13时，具体的调节或控制方法为当炉内温度高于设定温度时，则降低微波源的功率输出；当炉内温度低于设定温度时，则增加微波源的功率输出。以此来保持微波加热炉内温度的平衡。步骤S 14 :依据所述微波源输出的经调节后的功率控制微波加热炉的温度。上述本发明公开的实施例通过PLC控制器获取热电偶采集到的炉内温度，经PID指令比较与设定温度之间的偏差，获取偏差量，并对所述偏差量进行PID运算和处理后输出相应的控制量到调压模块，调节微波源功率的输出来控制微波加热炉内的温度。能够降低微波加热炉的运行成本，其操作步骤简单，智能化运作，提高了微波加热炉温度控制的精确性，从而降低了其工作负担，节省了大量的人力财力。基于上述微波加热炉的温度控制方法，具体的，在执行步骤S12中对所述偏差值进行PID处理，如图2所示，其得到对应的控制量的具体过程包括S21 :计算当前时刻的炉内温度与前一时刻的炉内温度的差值作为PID处理中的微分分量；S22 :获取当前炉内的干扰值；S23 :接收所述偏差值，并依据所述偏差值、所述微分分量和所述干扰值进行PID运算，得到对应的控制量输出。该过程更加精确的控制调节了微波加热炉内的温度，并且调节响应快速，提高了整个微波加热炉温度控制系统的效率，从而节约了成本，降低了微波加热炉的工作负担。
同样的，对所述偏差值进行PID运算和处理之前还包括PID的具体调试过程，如图3所示，所述过程包括S31 :关闭积分控制和微分控制，加大比例控制，使系统产生震荡；S32 :减小比例控制，找到临界震荡点；S33 :加大积分控制，使被控制量达到目标值；S34 :重新上电看超调、震荡和稳定时间，如果达到阀值则进入步骤S36，如果未达到阀值，则进入步骤S35 ；S35 :针对超调和震荡的情况适当的增加一些微分项。S36 :调试过程结束。需要说明的是，上述调试在该微波加热炉的温度控制系统的最大承载的情况下进行。上述微波加热炉温度控制方法其操作步骤简单，智能化运作，在其运行之前所做的调试过程能够保证其正常运作，提前发现整个运行过程存在的问题并及时解决掉，提高了其运行过程的高效性，使操作简单化，提高了整个系统的效率。实施例二本发明实施例二公开的微波加热炉的温度控制方法流程如图4所示，包括步骤S41 :分段采集微波加热炉内温度；步骤S42 :经PID指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差值进行PID运算和处理，得到相应的控制量；步骤S43 :依据所述控制量调节控制微波源的功率；步骤S44 :依据所述微波源输出的经调节后的功率控制微波加热炉的温度。步骤S45 :在执行所述微波加热炉的温度控制方法时，对各个操作生成的数据进行实时显示，所述数据包括所述炉内温度、所述偏差值或所述微波源输出的功率值。上述步骤S4f S44与实施例一中的公开的步骤Slf S14 —致，这里不再赘述。不同之处在于，在该实施例二中，在微波加热炉智能化运作的同时增加的对微波加热炉内各个操作过程中的数据进行实时显示的操作过程，能够实现操作人员与微波加热炉之间的互动，使操作人员能够随时知道微波加热炉内的工作过程从而进一步调节微波加热炉内的温度，使控制更加精确、及时。实施例三
本发明实施例三公开的微波加热炉的温度控制方法流程如图5所示，包括步骤S51 :分段采集微波加热炉内温度；
步骤S52 :经PID指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差值进行PID运算和处理，得到相应的控制量；步骤S53 :依据所述控制量调节控制微波源的功率；步骤S54 :依据所述微波源输出的经调节后的功率控制微波加热炉的温度。步骤S55 :在执行所述微波加热炉的温度控制方法时，对各个操作生成的数据进行实时显示，所述数据包括所述炉内温度、所述偏差值或所述微波源输出的功率值。能够实现操作人员与微波加热炉之间的互动，使操作人员能够随时知道微波加热炉内的工作过程从而进一步调节微波加热炉内的温度。步骤S56 :得到相应的控制量之后，转换所述控制量为顺控信息，依据所述顺控信息顺序控制调节所述微波加热炉内的温度。上述步骤S5f S54与实施例一中的公开的步骤Slf S14 —致，这里不再赘述。不同之处在于，在该实施例三中，在微波加热炉内部精确控制运作的同时，增加的顺序控制调节所述微波加热炉内的温度的过程能够实现对微波加热炉内温度的顺序控制，使调节系统有条不紊的进行，使整个温度调节系统控制精度更高、抗干扰能力更强，进而使整个系统结构更加紧凑，便于维护。实施例四上述本发明公开的实施例中详细描述了方法，对于本发明的方法可采用多种形式的装置实现，因此本发明还公开了一种微波加热炉温度控制装置，下面给出具体的实施例进行详细说明。本发明同时公开了一种应用上述微波加热炉温度控制方法的微波加热炉温度控制系统，其结构如图6所示，包括分段设置于微波加热炉中的热电偶IlUPLC控制器112、调压模块113和微波源114。所述分段设置于微波加热炉中的热电偶111，用于采集所在段的炉内温度，当控制器需要哪段温度时，对应该段的热电偶则采集相应段的温度。所述PLC控制器112，用于获取热电偶采集到的炉内温度，经PID指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差量进行PID运算和处理，得到相应的控制量。首先系统根据偏差量变化的速度，PID调节模块中的微分部分提前给出较大的调节作用；只要偏差量存在，比例部分就会及时产生与偏差量成比例的调节作用，减少偏差量；只要偏差量不为零，控制器的输出就会因积分作用而不断变化。所述调压模块113，用于接收所述控制量，调节微波源的功率。当炉内温度高于设定温度时，则降低微波源的功率输出；当炉内温度低于设定温度时，则增加微波源的功率输出。以此来保持微波加热炉内温度的平衡。所述微波源114，用于依据所述调压模块的调制结果，输出相应的功率。上述本发明公开的实施例通过PLC控制器获取热电偶采集到的炉内温度，经PID指令比较与设定温度之间的偏差，获取偏差量，并对所述偏差量进行PID运算和处理后输出相应的控制量到调压模块113，调节微波源功率的输出来控制微波加热炉内的温度。能够降低微波加热炉的运行成本，其操作步骤简单，智能化运作，提高了微波加热炉温度控制的精确性，从而降低了其工作负担，节省了大量的人力财力。具体的如图7所示上述PLC控制器包括模拟量模块221和PID调节模块222。模拟量模块221，用于获取热电偶采集到的炉内温度；PID调节模块222，用于经PID指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差量进行PID运算和处理，得到相应的控制量。需要说明的是，上述本发明实施例公开的模拟量模块221可以具体为FX2N-3A模块，该模块是被广泛应用的8位模拟量功能化模块，有两个输入通道和一个输出通道，输入通道将接收到的模拟信号转换成数字值，输出通道采用数字值并输出等量模拟信号。上述PID调节模块222可以具体为FX2N-14MT模块，8进6出合计14点，晶体管输出，集成2路高速脉冲输入接口。
该过程更加精确的控制调节了微波加热炉内的温度，并且调节响应快速，提高了整个微波加热炉温度控制系统的效率，从而节约了成本，降低了微波加热炉的工作负担。实施例五本实施例在上述本发明公开的实施例的基础上还公开了一种微波加热炉温度控制系统，其结构如图8所示，包括分段设置于微波加热炉中的热电偶331、PLC控制器332、调压模块333、微波源334和人机交互界面335。所述分段设置于微波加热炉中的热电偶331，用于采集所在段的炉内温度；所述PLC控制器332，用于获取热电偶采集到的炉内温度，经PID指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差量进行PID运算和处理，得到相应的控制量；所述调压模块333，用于接收所述控制量，调节微波源的功率；所述微波源334，用于依据所述调压模块的调制结果，输出相应的功率；人机交互界面335，用于在执行所述微波加热炉的温度控制方法时，对各个操作生成的数据进行实时显示，所述数据包括所述炉内温度、所述偏差值或所述微波源输出的功率值。在微波加热炉智能化运作的同时增加的人机交互界面335能够实现操作人员与微波加热炉之间的互动，使操作人员能够随时知道微波加热炉内的工作过程从而进一步调节微波加热炉内的温度，使控制更加精确、及时。实施例六本实施例在上述本发明公开的实施例的基础上还公开了一种微波加热炉温度控制系统，其结构如图9所示，包括分段设置于微波加热炉中的热电偶441、PLC控制器442、调压模块443、微波源444、人机交互界面445和顺控单元446。所述分段设置于微波加热炉中的热电偶441，用于采集所在段的炉内温度；所述PLC控制器442，用于获取热电偶采集到的炉内温度，经PID指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差量进行PID运算和处理，得到相应的控制量；所述调压模块443，用于接收所述控制量，调节微波源的功率；所述微波源444，用于依据所述调压模块的调制结果，输出相应的功率；人机交互界面445，用于在执行所述微波加热炉的温度控制方法时，对各个操作生成的数据进行实时显示，所述数据包括所述炉内温度、所述偏差值或所述微波源输出的功率值；顺控单元446，用于转换所述控制量为顺控信息，依据所述顺控信息顺序控制调节微波加热炉内温度。在微波加热炉内精确控制运作的同时，增加的顺控单元446能够顺序控制调节微波加热炉内的温度，使整个温度调节系统控制精度更高、抗干扰能力更强，使整个系统结构更加紧凑，便于维护。更进一步的，本发明还公开了一种微波加热炉，包括整个微波加热炉系统，该系统用于分段采集微波加热炉内温度；经PID指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差值进行PID运算和处理，得到相应的控制量；调节控制微波源的功率；输出所述调节后的功率，精确控制微波加热炉的温度。综上所述本系统通过PLC控制器获取热电偶采集到的炉内温度，经PID指令比较与设定温度之间的偏差，获取偏差量，并对所述偏差量进行PID运算和处理后输出相应的控制量到调压模块，调节微波源功率的输出来控制微波加热炉内的温度。能够降低微波加热炉的运行成本，其操作步骤简单，智能化运作，提高了微波加热炉温度控制的精确性，从而降低了其工作负担，节省了大量的人力财力。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种微波加热炉的温度控制方法，其特征在于，包括 分段采集微波加热炉内温度； 经比例-积分-微分(PID)指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差值进行PID运算和处理，得到相应的控制量； 依据所述控制量调节控制微波源的功率； 依据所述微波源输出的经调节后的功率控制微波加热炉的温度。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在对所述偏差值进行PID运算和处理之前还包括 对PID进行调试，使比例、积分和微分环节都能达到阈值； 其中，所述PID调试在所述微波加热炉的温度控制系统的最大承载的情况下进行。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括 在执行所述微波加热炉的温度控制方法时，对各个操作生成的数据进行实时显示，所述数据包括所述炉内温度、所述偏差值或所述微波源输出的功率值。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，得到相应的控制量之后，还包括转换所述控制量为顺控信息，依据所述顺控信息顺序控制调节所述微波加热炉内的温度。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，对所述偏差值进行PID处理，得到对应的控制量的具体过程包括 计算当前时刻的炉内温度与前一时刻的炉内温度的差值作为PID处理中的微分分量； 获取当前炉内的干扰值； 接收所述偏差值，并依据所述偏差值、所述微分分量和所述干扰值进行PID运算，得到对应的控制量输出。
6.一种微波加热炉温度控制系统，其特征在于，包括 分段设置于微波加热炉中的热电偶，用于采集所在段的炉内温度； 可编程逻辑控制器(PLC)，用于获取热电偶采集到的炉内温度，经PID指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差量进行PID运算和处理，得到相应的控制量； 调压模块，用于接收所述控制量，调节微波源的功率； 微波源，用于依据所述调压模块的调制结果，输出相应的功率。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括 人机交互界面，用于在执行所述微波加热炉的温度控制方法时，对各个操作生成的数据进行实时显示，所述数据包括所述炉内温度、所述偏差值或所述微波源输出的功率值。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括与所述PLC连接的顺控单元 所述顺控单元，用于转换所述控制量为顺控信息，依据所述顺控信息顺序控制调节微波加热炉内温度。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述PLC控制器包括 模拟量模块，用于获取热电偶采集到的炉内温度； PID调节模块，用于经PID指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差量进行PID运算和处理，得到相应的控制量。
10.一种微波加热炉，其特征在于，包括，权利要求6、中任意一项所述的微波加热炉温度控制系统。·
全文摘要
本发明公开了一种微波加热炉的温度控制方法、系统和微波加热炉，该方法包括分段采集微波加热炉内温度；经比例-积分-微分(PID)指令比较所述炉内温度与设定温度之间的偏差，获取偏差量，对所述偏差值进行PID运算和处理，得到相应的控制量；依据所述控制量调节控制微波源的功率；依据所述微波源输出的经调节后的功率控制微波加热炉的温度。提高了微波加热炉温度控制的精确性，从而解决了现有技术中的PID控制方法的实现方式成本昂贵、操作步骤繁琐，微波加热炉的工作负担繁重，浪费大量人力财力的问题。
文档编号G05D23/19GK102768549SQ20121027868
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月7日 优先权日2012年8月7日
发明者刘伏初, 李蔚霞, 池恒毅 申请人:湖南阳东微波科技有限公司