阅读说明：本技术 用于煤和焦炭进行时温分析的控制系统 (Control system for time-temperature analysis of coal and coke ) 是由 龚红军 张伟 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及工业时温分析领域,公开了一种用于煤和焦炭进行时温分析的控制系统,以便于煤和焦炭工业分析中对试样加热时间、温度两方面参数进行精确控制。本发明包括用户终端、PLC、智能仪表、功率器件、热电偶及马弗炉；所述用户终端与所述PLC通信,所述PLC分别与所述智能仪表、功率部件通信,所述智能仪表与所述温度传感器电连接,所述功率器件与所述马弗炉中的加热部件电连接；所述马弗炉设有烟囱和观察孔,所述烟囱与马弗炉的炉膛连通,且在所述烟囱中设置有阀门,所述观测孔正对所述马弗炉的炉膛恒温区域。本发明适用于煤和焦炭进行时温分析。(The invention relates to the field of industrial time-temperature analysis, and discloses a control system for time-temperature analysis of coal and coke, which is convenient for accurately controlling parameters of heating time and temperature of a sample in industrial analysis of the coal and the coke. The invention comprises a user terminal, a PLC, an intelligent instrument, a power device, a thermocouple and a muffle furnace; the user terminal is communicated with the PLC, the PLC is respectively communicated with the intelligent instrument and the power component, the intelligent instrument is electrically connected with the temperature sensor, and the power device is electrically connected with a heating component in the muffle furnace; the muffle furnace is provided with a chimney and an observation hole, the chimney is communicated with the hearth of the muffle furnace, a valve is arranged in the chimney, and the observation hole is opposite to the hearth constant-temperature area of the muffle furnace. The invention is suitable for time-temperature analysis of coal and coke.)

用于煤和焦炭进行时温分析的控制系统

技术领域

本发明涉及工业时温分析领域，特别涉及用于煤和焦炭进行时温分析的控制系统。

背景技术

目前，用于煤和焦炭的工业分析领域的时温程控仪主要是采用单片机微处理器为核心的仪表，在实际使用中，存在因电路设计不合理、电路板制作质量不稳定、还有电子干扰难以根除等多方面原因造成现有时温程控仪的固化程序容易跑飞、死机，且其控温精度不够高，仪器操作复杂等缺点，难以满足目前煤和焦炭的工业分析的行业标准需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于煤和焦炭进行时温分析的控制系统，以便于煤和焦炭工业分析中对试样加热时间、温度两方面参数进行精确控制。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：用于煤和焦炭进行时温分析的控制系统，包括用户终端、PLC、智能仪表、功率器件、热电偶及马弗炉；所述用户终端与所述PLC通信，所述PLC分别与所述智能仪表、功率部件通信，所述智能仪表与所述温度传感器电连接，所述功率器件与所述马弗炉中的加热部件电连接；

所述温度传感器用于检测马弗炉的炉膛恒温区域的温度数据，并将检测到的温度数据反馈给所述智能仪表；

所述功率部件用于根据PLC发送的功率控制指令对加热部件的加热功率进行控制；

所述PLC固化有控制程序，在对煤或焦炭进行时温分析时，PLC基于控制程序和马弗炉的炉膛恒温区域的温度数据向功率部件发送功率控制指令；

所述马弗炉设有烟囱和观察孔，所述烟囱与马弗炉的炉膛连通，且在所述烟囱中设置有阀门，所述观测孔正对所述马弗炉的炉膛恒温区域。

具体的，所述用户终端可为触摸屏，触摸屏作为人机交互式界面，具有操作简单、界面直观、可操作性强、美观大气等优点。

具体的，所述温度传感器可为热电偶。

具体的，所述加热部件可为加热板。采用加热板，确保炉膛具有足够的恒温区，即使加热板损坏或加热效率变差，也可及时更换，而且很方便更换。

具体的，PLC固化的控制程序可包括挥发分程序，该挥发分程序的执行流程如下：

第1阶段：程序关闭马弗炉的烟囱中的阀门，让马弗炉的加热部件隔绝空气加热，使得马弗炉的炉膛恒温区域的温度由室温升至910℃；

第2阶段：程序让马弗炉的炉膛恒温区域的温度保持910℃5分钟之后，报警提醒用户可以放样，并自动进入下一段

第3阶段：当用户按下用户终端上的按运行键，且用户开始向马弗炉的炉膛恒温区域放样时，程序开始十秒倒计时，在用户完成放样之后程序记住所余秒数B，进入下一段；

第4阶段：程序让马弗炉的炉膛恒温区域的温度保持900℃7分钟，在保温7分钟的最后10秒钟时，程序报警提醒用户在倒计时为B时取样。

本发明的有益效果是：本发明利用智能控温仪表、PLC和触摸屏来控制全过程精准控时、智能控温、程序作业，可满足《GB/T2001-2013焦炭工业分析测定方法》和《GB/T212-2008煤的工业分析方法》对时间、温度两参数的控制方法。依据本发明试制的基于触摸屏技术的时温程控装置，操作简便，人机界面，提高其控温精度，使其可靠性、稳定性、重现性满足煤和焦炭的工业分析高标准要求，控制原料煤和焦炭的质量，从而减少能源消耗，降本增效。归纳起来，本发明的优点如下：

1、采用专用的高温马弗炉，以固定被控对象，便于固化控温参数，提高控温精度；

2、应用智能仪表、温度传感器和功率输出器件，组成温度测量控制系统，提高系统测温精度和控温效果；

3、应用PLC模块，组成精确时间控制和程序编制系统，提升整系统的稳定性和程序性；

4、应用触摸屏与串口技术，组成人机交互式界面，操作简单、界面直观、可操作性强、美观大气；

5、固化了煤和焦炭工业分析的四个常用程序：慢灰程序、快灰程序、粘结程序、挥发分程序，另备有一个六段可编程的自编程序，供用户灵活使用；

6、应用多重报警保护技术(如断偶报警、超温报警、功率器件保护功能等)，有效地延长装置使用寿命，维护简单方便。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是本发明中马弗炉的结构示意图。

图3是本发明挥发分的流程图

图中编号：1——烟囱；2——加热板；3——观察孔；4——炉门；5——热电偶；6——恒温区；7——保温层；8——炉支脚；9——烟道瓷管；10——热电偶瓷管；11——阀门。

具体实施方式

针对目前市场上的时温程控仪存在的问题，同时便于满足《GB/T2001-2013焦炭工业分析测定方法》和《GB/T212-2008煤的工业分析方法》对时温程控仪近于苛刻的工艺要求，本发明提供了一种用于煤和焦炭进行时温分析的控制系统，如图1所示，包括触摸屏、PLC、智能仪表、功率器件、热电偶及马弗炉；所述触摸屏与所述PLC通信，所述PLC分别与所述智能仪表、功率部件通信，所述智能仪表与所述热电偶电连接，所述功率器件与所述马弗炉中的加热部件电连接。

所述马弗炉作为被控对象，便于智能仪表固化马弗炉参数，智能保存其控温参数，优化PID调节，实现精密控温。本发明的马弗炉的结构如图2所示，与常规马弗炉不同的是，本发明的马弗炉还设有烟囱和观察孔，所述烟囱与马弗炉的炉膛连通，且在所述烟囱中设置有阀门，所述观测孔正对所述马弗炉的炉膛恒温区域。本发明中，马弗炉的加热部件采用加热板，确保炉膛具有足够的恒温区，即使加热板损坏或加热效率变差，也可及时更换，而且很方便更换；炉后壁的上部带有直径25mm～30mm、高108mm的烟囱，方便工业分析时冒烟之用；下部带有***热电偶的小孔，小孔的位置距炉膛底部20mm～30mm，使***的热电偶的热接点位于恒温区的中间，炉门上有一直径为40mm的观察孔，较大的观察孔便于观察试样状态。试样必须放置在炉膛恒温区域，确保试样加热效果。而常规马弗炉只是作为加热设备，没有加设烟囱和观测孔，对恒温区域要求不高。使用专用马弗炉可以固定被控对象，提高控温精度。

所述触摸屏提供人机界面，实现功能模块选择、时间和温度的实时显示以及显示系统状态。

所述热电偶用于检测马弗炉的炉膛恒温区域的温度数据，并将检测到的温度数据反馈给所述智能仪表。

所述功率部件用于根据PLC发送的功率控制指令对加热部件的加热功率进行控制，实现精密控温。

所述PLC作为控制程序核心部件，固化了煤和焦炭工业分析的四个常用程序：慢灰程序、快灰程序、粘结程序、挥发分程序，另备有一个六段可编程的自编程序，供用户灵活使用，在对煤或焦炭进行时温分析时，PLC基于控制程序和马弗炉的炉膛恒温区域的温度数据向功率部件发送功率控制指令。

本发明中，所述PLC固化的慢灰程序、快灰程序、粘结程序均为现有程序，可分别完成试样常规的慢灰、快灰、粘结测定控制，而所述PLC固化的挥发分程序与现有挥发分程序存在较大差异，具体的来说，本发明的挥发分程序的执行流程如下：

第1阶段：程序关闭马弗炉的烟囱中的阀门，让马弗炉的加热部件隔绝空气加热，使得马弗炉的炉膛恒温区域的温度由室温升至910℃；

第2阶段：程序让马弗炉的炉膛恒温区域的温度保持910℃5分钟之后，报警提醒用户可以放样，并自动进入下一段

第3阶段：当用户按下触摸屏上的按运行键，且用户开始向马弗炉的炉膛恒温区域放样时，程序开始十秒倒计时，在用户完成放样之后程序记住所余秒数B，进入下一段；

第4阶段：程序让马弗炉的炉膛恒温区域的温度保持900℃7分钟，若三分钟后无法保持在(900±10)℃，则超温报警，试样作废。在保温7分钟的最后10秒钟时，程序报警提醒用户在倒计时为B时取样，用户在倒计时为B时立即取出试样，本次挥发分控温程序结束，系统自动返回第一阶段准备下次挥发分程序控温。

上述挥发分程序与现有挥发分程序的差异在于：

现有挥发分测定是通过控温仪表控制马弗炉温度，对试样按标准《GB/T2001-2013焦炭工业分析测定方法》和《GB/T212-2008煤的工业分析方法》的工艺要求进行加热，由于挥发分程序对控温精度要求相当高，一般均无法满足标准要求，而且一般是马弗炉加热至920℃来确保放入试样后7min之内隔绝空气加热，使炉温保持在(900±10)℃。保温7min，一般采用手动秒表计时。