一种全电熔窑炉的工艺电气控制方法及控制装置
阅读说明：本技术 一种全电熔窑炉的工艺电气控制方法及控制装置 (A kind of the technique electric control method and control device of all-electric melting kiln ) 是由 曹柏青 谢宗承 谢卓函 喻克洪 邓小军 王兴明 杨彥斌 钟琳娜 王孙富 于 2019-08-23 设计创作，主要内容包括：公开了一种全电熔窑炉的工艺电气控制方法及控制装置,窑炉包括炉体和位于炉体内的相互连通的熔化区和保温区,以及分别与熔化区和保温区连通的加料口和漏板,控制方法包括：向熔化区内加入碎玻璃,采用恒电流模式控制第一硅钼棒组提升空间温度,使碎玻璃熔化为玻璃液；启动保温区内的第二硅钼棒组,采用恒电流模式升高空间温度；向熔化区内加入玄武岩颗粒使其熔化为玄武岩液体,当玄武岩液体到达漏板需要的液位时,将第一硅钼棒组和第二硅钼棒组的控制模式切换为恒温模式；以及启动漏板将玻璃液置换出窑炉,并将熔化区和保温区的温度升至恒定温度后,控制漏板在恒温下进行拉丝作业。熔化区空间温度的控制采用不同的控制模式,延长硅钼棒寿命。(Disclose the technique electric control method and control device of a kind of all-electric melting kiln, kiln includes furnace body and positioned at furnace intracorporal interconnected fusion zone and heat preservation zone, and the feed opening and bushing being connected to respectively with fusion zone and heat preservation zone, control method includes: that cullet are added into fusion zone, first Si-Mo rod group room for promotion temperature is controlled using constant current mode, cullet is made to be molten into glass metal；Start the second Si-Mo rod group in heat preservation zone, space temperature is increased using constant current mode；Basalt particle is added into fusion zone makes it be molten into basalt liquid, is constant temperature mode by the control mode switch of the first Si-Mo rod group and the second Si-Mo rod group when basalt liquid reaches the liquid level that bushing needs；And glass metal is displaced kiln by starting bushing, and after the temperature of fusion zone and heat preservation zone is risen to steady temperature, control bushing carries out wire-drawing operation at a constant temperature.The control of fusion zone space temperature uses different control models, extends the Si-Mo rod service life.)
技术领域
本发明涉及信息安全技术领域，具体涉及一种全电熔窑炉的工艺电气控制方法及控制装置。
背景技术
玄武岩连续纤维是以玄武岩矿石为原料，在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，除具有高强度、高模量等特点外，还具有耐高/低温性、耐酸碱、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、防火阻燃等优异性能，因此，玄武岩纤维可以广泛应用于消防、环保、航空航天、军工、汽车船舶制造、工程塑料及建筑等领域。
玄武岩由于熔化温度高，颜色黑、侵蚀大等因素，一直不能提高其熔化效果，目前现有玄武岩纤维生产设备加热热源主要以燃气加热为主，在我国很多地方不能够保证燃气的连续稳定供应，这严重影响了玄武岩纤维项目的推广利用和开发，随着玄武岩产业的大力发展，逐渐开始采用电力作为能源，但现有的电加热熔炉存在熔化难、效率低等缺陷，而在其工艺流程控制及电气控制系统方面发展不完善，容易导致熔化不好，液面控制不稳定，拉丝不稳定的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明主要提供一种用于玄武岩纤维生产的全电熔窑炉的工艺电气控制方法及控制装置，通过使熔化区空间温度控制在不同的时间使用不同的模式，降低电流对硅钼棒的电冲击，提高寿命，以及达到闭环控制，提高生产质量和效率。
根据本发明第一方面，提供一种全电熔窑炉的工艺电气控制方法，所述窑炉包括炉体和位于炉体内的相互连通的熔化区和保温区，以及分别与熔化区和保温区连通的加料口和漏板，所述控制方法包括：
向所述熔化区内加入碎玻璃，采用恒电流模式控制第一硅钼棒组提升空间温度，使所述碎玻璃熔化为玻璃液；
启动所述保温区内的第二硅钼棒组，采用恒电流模式升高保温区空间温度；
向所述熔化区内加入玄武岩颗粒使其熔化为玄武岩液体，当所述玄武岩液体到达所述漏板需要的液位时，将所述第一硅钼棒组和所述第二硅钼棒组的控制模式切换为恒温模式；
启动漏板将所述玻璃液置换出所述窑炉，并将所述熔化区和所述保温区的温度升至恒定温度后，控制所述漏板在恒温下进行拉丝作业。
优选地，所述控制方法还包括：当所述熔化区内的原料形成难熔颗粒或者窑炉需要停止工作时，启动放料洞，对其通电加热，将所述熔化区内的原料放出。
优选地，所述控制方法还包括：在开始工作前，启动所述第一硅钼棒组，使其工作于恒电压模式，据此判断所述窑炉的温度分布情况，计算窑炉工作参数。
优选地，所述控制方法还包括：在所述第一硅钼棒组和所述第二硅钼棒组启动后，采用间歇式断棒检测控制方法，每隔相同时间依次检测一次所有硅钼棒两端的电压，判断所有所述硅钼棒的通断及其运行状态。
优选地，所述控制方法还包括：当所述碎玻璃熔化为玻璃液后，启动所述熔化区内的浸没式钼板，采用第一PID控制算法控制所述玻璃液的温度；当所述玄武岩液体到达所述漏板需要的液位时，采用第二PID控制算法控制所述玄武岩溶液的温度。
优选地，在启动所述第二硅钼棒组之前，所述碎玻璃和所述玻璃液在所述熔化区内时，均覆盖所述钼板，且不接触所述第一硅钼棒组。
优选地，所述第一PID控制算法中的比例函数仅为液体温度的函数，所述第二PID控制算法中的比例函数为液位高度、窑炉尺寸、加料频率以及电阻率的函数。
优选地，所述第一PID控制算法的比例函数的表达式为e(t)＝T2-T1，所述第二PID控制算法的比例函数的表达式为
优选地，所述第二PID控制算法中的比例函数仅为液位高度、窑炉尺寸以及电阻率的函数。
优选地，向所述熔化区内加入碎玻璃，采用恒电流模式控制第一硅钼棒组提升空间温度，使所述碎玻璃熔化为玻璃液的步骤包括：
在所述熔化区内铺满碎玻璃，所述碎玻璃完全覆盖住并高于浸没式钼板，且低于所述熔化区空间内的所述第一硅钼棒组的位置；
启动所述第一硅钼棒组，采用恒电流模式对所述熔化区的空间温度进行升温；
所述碎玻璃陆续熔化，再次向所述熔化区加入所述碎玻璃，保证料位高于浸没式钼板，直至所述碎玻璃熔化成所述玻璃液；
启动所述浸没式钼板将所述玻璃液温度提升，对所述窑炉进行升温烤窑。
优选地，启动所述第一硅钼棒组、启动所述第二硅钼棒组、启动所述漏板均通过向所述第一硅钼棒组、所述第二硅钼棒组和所述漏板通电加热实现。
优选地，启动第一硅钼棒组和所述第二硅钼棒组后，按照烤窑升温工艺曲线对所述熔化区和所述保温区进行升温。
优选地，启动漏板将所述玻璃液置换出所述窑炉时，不断向所述熔化区加入所述玄武岩颗粒，并使得所述玄武岩液体不断流向所述漏板。
根据本发明第二方面，提供一种全电熔窑炉的工艺电气控制装置，包括：
熔化区空间温度控制模块，用于在向所述熔化区内加入碎玻璃后，采用恒电流模式控制第一硅钼棒组提升空间温度，使所述碎玻璃熔化为玻璃液，以及在所述玄武岩液体到达所述漏板需要的液位时，将所述第一硅钼棒组的控制模式切换为恒温模式；
保温区空间温度控制模块，用于启动所述保温区内的第二硅钼棒组，采用恒电流模式升高空间温度，以及在所述玄武岩液体到达所述漏板需要的液位时，将所述第二硅钼棒组的控制模式切换为恒温模式；以及
漏板温度控制模块，用于启动漏板将所述玻璃液置换出所述窑炉后，控制所述漏板在恒温下进行拉丝作业。
优选地，所述控制装置还包括：间歇式断棒检测控制模块，用于在所述第一硅钼棒组和所述第二硅钼棒组启动后，采用间歇式断棒检测控制方法，每隔相同时间依次检测一次所有硅钼棒两端的电压，判断所有所述硅钼棒的通断。
优选地，所述控制装置还包括：熔化区液体温度控制模块，用于当所述碎玻璃熔化为玻璃液后，启动所述熔化区内的浸没式钼板，采用第一PID控制算法控制所述玻璃液的温度；以及当所述玄武岩液体到达所述漏板需要的液位时，采用第二PID控制算法控制所述玄武岩溶液的温度。
优选地，所述熔化区空间温度控制模块还用于：在开始工作前，启动所述第一硅钼棒组，使其工作于恒电压模式，据此判断所述窑炉的温度分布情况，提供窑炉工作参数。
优选地，所述第一PID控制算法中的比例函数仅为液体温度的函数，所述第二PID控制算法中的比例函数为液位高度、窑炉尺寸、加料频率以及电阻率的函数。
本发明实施例提供的全电熔窑炉的工艺电气控制方法及控制装置，通过在玄武岩纤维的生产过程中，对熔化区空间温度的控制在不同的时间段使用的不同的控制模式(例如恒电流控制、恒温控制)，实现温度控制方式的灵活切换，在恒电流控制模式时，降低电流对硅钼棒的电冲击，延长硅钼棒的寿命(减少其在400～700℃的使用时间)，在恒温控制时，保证空间温度的恒定，共同配合提高生产质量和生产效率。
在另一个实施例中，对于熔化区的液体温度控制使用两种不同的PID算法，且能够实现二者之间的切换控制，根据实际操作中的液体温度情况选择不同的控制算法，给系统带来一定的兼容性。且第二PID控制算法(改进后的算法)可以将液位的波动及加料的变化以及液体温度的变化等均考虑进比例函数(偏差)内部参与计算，从而得到更优的控制参数和更优的控制效果。
在另一个实施例中，采用间歇式断棒检测控制进行硅钼棒的通断检测，采用了轮询机制，可以有效降低硬件成本，又能够有效的检测出硅钼棒断线的位置，提醒维护人员更换，且如果其中一根硅钼棒断棒，不会影响其他硅钼棒组，从而使得系统更加的稳定可靠，适用于硅钼棒数量多的分组控制，可以有效降低系统成本。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1示出根据本发明实施例的全电熔窑炉的简要结构示意图。
图2示出根据本发明第一实施例的全电熔窑炉的工艺电气控制方法的流程图。
图3示出根据本发明第二实施例的全电熔窑炉的工艺电气控制方法的流程图。
图4示出根据本发明图1实施例的全电熔窑炉的工艺电气控制方法中步骤S101的具体实施例的流程图。
图5示出根据本发明实施例的全电熔窑炉的工艺电气控制装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
图1示出根据本发明实施例的全电熔窑炉的简要结构示意图。
如图所示，窑炉包括炉体10，炉体10内部设有相互连通的熔化区20和保温区30，熔化区20和保温区30之间由隔板70隔开，窑炉还包括与熔化区20连通的加料口40以及与保温区30连通的漏板50，保温区30和漏板50例如通过下料流道60连通。
本发明实施例的窑炉是全电熔窑炉，用于生产玄武岩纤维，在实际生产中，由加料口40向熔化区20中加入玄武岩颗粒，然后升高熔化区20和保温区30的温度，使玄武岩颗粒熔化，逐渐形成溶液，从熔化区20通过隔板70流向保温区30，再通过下料流道60流向漏板50，从漏板50流出后进行拉丝工作。这里仅简要介绍工艺流程，以下结合图2进行详细说明。
图2示出本发明具体实施例的全电熔窑炉的工艺电气控制方法的流程图，本实施例的窑炉的电气控制方法包括步骤S101-S104。
本发明实施例提供一种用于生产连续玄武岩纤维的全电熔窑炉的工艺电气控制方法，以提升全电熔窑炉各方面的性能，解决现有技术中熔化不好，液面控制不稳定，拉丝不稳定的问题。
在步骤S101中，向熔化区内加入碎玻璃，采用恒电流模式控制第一硅钼棒组提升空间温度，使碎玻璃熔化为玻璃液。
熔化区内包括浸没式钼板和第一硅钼棒组，钼板位于第一硅钼棒组下方，首先，在熔化区内铺满碎玻璃，使碎玻璃在熔化区内完全覆盖钼板，且不接触第一硅钼棒组，然后启动熔化区空间内的第一硅钼棒组，给其通电加热，按照烤窑升温工艺曲线对整个空间温度进行加热升温，此时熔化区空间的第一硅钼棒组采用恒电流模式，以降低电流对第一硅钼棒组的电冲击，待熔化区空间温度升温至400摄氏度左右时，碎玻璃会陆续进行熔化。
本实施例中，熔化区的硅钼棒群组采用的是串联分组的连接方式，即由多条硅钼棒串联支路组成。
在恒电流模式中，主要是控制通过第一硅钼棒组的电流一致，可以有效防止电流过大而将硅钼棒烧断，因为硅钼棒的电阻会随空间温度的变化而变化，特别是当窑炉开始升温的阶段，温度上升很快，采用恒电流控制可以有效降低电流对硅钼棒的电冲击，减少其在400～700℃的使用时间，延长硅钼棒的寿命。
在步骤S102中，启动保温区内的第二硅钼棒组，采用恒电流模式升高空间温度。
等碎玻璃完全熔化为玻璃液时，启动保温区空间的第二硅钼棒组，给其通电加热，将保温区内的空间温度按照烤窑升温工艺曲线进行加热升温，直至保温区空间温度达到工艺温度，此时熔化区空间内的第一硅钼棒群组仍采用恒电流模式。保温区空间温度控制类同于熔化区空间温度控制，所以保温区此时的温度控制采用恒电流模式。
在步骤S103中，向熔化区内加入玄武岩颗粒使其熔化为玄武岩液体，当玄武岩液体到达漏板需要的液位时，将第一硅钼棒组和第二硅钼棒组的控制模式切换为恒温模式。
将熔化区和保温区的空间温度都提升至一定的温度后，向熔化区中加入玄武岩颗粒原料，由于空间内的高温，玄武岩颗粒开始熔化形成玄武岩液体，不断的加入玄武岩颗粒原料使得玄武岩液体的液位上升，液体不断的从熔化区流至保温区，最后到达漏板上方，直到液体升到漏板需要的液位，此时切换熔化区和保温区的温度控制模式。将熔化区和保温区空间内的第一硅钼棒组和第二硅钼棒组的控制方式均由恒电流模式切换为恒温模式。
在恒温度控制模式中，当窑炉到达需要保温阶段时采用此模式，将空间温度作为反馈，和设定值比较，进行PID闭环控制。PID控制器(比例-积分-微分控制器)是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID控制的基础是比例控制，积分控制可消除稳态误差，但可能增加超调，微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。而闭环控制系统(closed-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输入，形成一个或多个闭环。本实施例中，可以将温度最为被控制量反馈回系统。
在步骤S104中，启动漏板将玻璃液置换出窑炉，并将熔化区和保温区的温度升至恒定温度后，控制漏板在恒温下进行拉丝作业。
启动漏板，给其通电，将漏板上方的玄武岩液体从漏板处放出，不断向熔化区加入玄武岩颗粒，并使得玄武岩液体不断流向漏板，经过不断的和上一步加入玄武岩颗粒原料的步骤循环，最后将熔化区内的玻璃液置换出窑炉，开始正式的玄武岩拉丝作业，漏板温度采用恒温模式。此时，将熔化区温度、保温区温度升至工艺温度，并维持恒定，加料根据液位状态进行稳步加料，漏板开始正式不间断的连续拉丝作业，当窑炉完成此步时，即可形成连续玄武岩纤维的作业。
漏板温度控制采用常规的PID控制算法，也即：
此时的e(t)为当前时刻的温度与上一个采样时刻的温度的偏差，例如是e(t)＝T2-T1，T1表示上一时刻的温度，T2表示当前温度。
本实施例中，启动第一硅钼棒组、启动第二硅钼棒组、启动漏板均通过向第一硅钼棒组、第二硅钼棒组和漏板通电加热实现。
本发明实施例提供的全电熔窑炉的工艺电气控制方法及控制装置，通过在玄武岩纤维的生产过程中，对熔化区空间温度的控制在不同的时间段使用的不同的控制模式(例如恒电流控制、恒温控制)，实现温度控制方式的灵活切换，恒电流控制模式一般用于窑炉的升温阶段使用；恒温度控制模式一般用于窑炉保温或者稳定生产的时候使用。在恒电流控制模式时，降低电流对硅钼棒的电冲击，提高其寿命，在恒温控制时，保证空间温度的恒定，共同配合提高生产质量和生产效率。
图3示出根据本发明第二实施例的全电熔窑炉的工艺电气控制方法的流程图。包括步骤S201-S209。
本发明实施例提供的全电熔窑炉的电气控制方法，主要涉及温度的控制，包括熔化区空间温度控制、熔化区液体温度控制、保温区空间温度控制、漏板温度控制、放料洞温度控制、间歇式断棒检测控制等问题，在图2的实施例中，提到了熔化区空间温度控制、保温区空间温度控制和漏板温度控制，本实施例介绍其他几个控制步骤。
在步骤S201中，在开始工作前，启动第一硅钼棒组，使其工作于恒电压模式，此判断窑炉的温度分布情况，计算窑炉工作参数。
在步骤S202中，向熔化区内加入碎玻璃，采用恒电流模式控制第一硅钼棒组提升空间温度，使碎玻璃熔化为玻璃液。
在步骤S203中，当碎玻璃熔化为玻璃液后，启动熔化区内的浸没式钼板，采用第一PID控制算法控制玻璃液的温度。
在步骤S204中，启动保温区内的第二硅钼棒组，采用恒电流模式升高空间温度。
在步骤S205中，在第一硅钼棒组和第二硅钼棒组启动后，采用间歇式断棒检测控制方法，每隔相同时间依次检测一次所有硅钼棒两端的电压，判断所有硅钼棒的通断。
在步骤S206中，向熔化区内加入玄武岩颗粒使其熔化为玄武岩液体，当玄武岩液体到达漏板需要的液位时，将第一硅钼棒组和第二硅钼棒组的控制模式切换为恒温模式。
在步骤S207中，当玄武岩液体到达漏板需要的液位时，采用第二PID控制算法控制玄武岩溶液的温度。
在步骤S208中，启动漏板将玻璃液置换出窑炉，并将熔化区和保温区的温度升至恒定温度后，控制漏板在恒温下进行拉丝作业。
在步骤S209中，当熔化区内的原料形成难熔颗粒或者窑炉需要停止工作时，启动放料洞，对其通电加热，将熔化区内的原料放出。
步骤S202、S204、S206、S208分别与图2的步骤S101-S104相同，这里不再赘述。以下仅详细说明步骤S201、S203、S205、S207和步骤S209。
在步骤S201中，在开始工作前，启动第一硅钼棒组，使其工作于恒电压模式，此判断窑炉的温度分布情况，计算窑炉工作参数。
此步骤属于熔化区空间温度控制的另一个方面，恒电压模式可以用来判断窑炉前后空间的温度情况，根据公式R＝U/I算出电阻，式中U表示此硅钼棒组的端电压，I表示通过此硅钼棒组的电流，然后可以计算出电阻率ρ，根据电阻率ρ/温度T曲线可以查到对应的温度，也即能查询到此硅钼棒组附近的温度情况，从而根据计算不同硅钼棒组间的电阻计算出不同硅钼棒组之间的温度差，从而能够计算出窑炉空间温度分布情况，因此采用恒电压模式可以得到窑炉对硅钼棒的温度影响以及空间参数模型，以便计算窑炉的工作参数，还可以将温度分布用于修正PID控制算法，实现窑炉的温度的精确控制，对于新型窑炉的设计提供很重要的试验数据及参考价值。恒电压模式控制一般可以用于实验炉。
在步骤S203中，当碎玻璃熔化为玻璃液后，启动熔化区内的浸没式钼板，采用第一PID控制算法控制玻璃液的温度。
结合图2，在碎玻璃熔化为玻璃液后，启动浸没式钼板，给其通电加热，将碎玻璃的玻璃液的温度进行提升，按照烤窑升温工艺曲线对整个窑炉进行升温烤窑，直至升温至1300摄氏度，此时钼板采用的是熔化区液体控制，例如采用常规的PID算法，并且对第一硅钼棒组进行恒电流控制。此时熔化区内的玻璃液也要保证覆盖钼板，且不接触第一硅钼棒组，采用熔化区液体控制进行玻璃液温度的控制。
PID控制即比例(proportion)、积分(integration)、微分(differentiation)控制器。PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成，使用中只需设定三个参数(Kp，Ti和Td)即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的，比例单元也可以理解为偏差信号。
其输入e(t)与输出u(t)的关系为：
式中积分的上下限分别是0和t，此时的e(t)偏差信号仅与温度的变化有关。
在步骤S205中，在第一硅钼棒组和第二硅钼棒组启动后，采用间歇式断棒检测控制方法，每隔相同时间依次检测一次所有硅钼棒两端的电压，判断所有硅钼棒的通断及其运行状态。
间歇式断棒检测控制采用的是间歇式的轮询方式来对每个硅钼棒进行检测，每根硅钼棒的两端先接入中间继电器，经过中间继电器后一起接入电压表，或电压变送器。通过中间继电器的连接，可以对任意一根硅钼棒的两端电压进行测量，此断棒检测程序采用轮询机制，每隔5秒检测一个硅钼棒。当硅钼棒电压大于正常电压(硅钼棒额定电压)时表示此硅钼棒已断，进行报警提示断棒位置；当硅钼棒电压为0时，表示此硅钼棒组有棒已断；当电压等于硅钼棒组的两端电压/硅钼棒的根数时，表示此硅钼棒组无断棒现象；此处所说的等于均是模糊化的概念(因电压表变送器等会损失精度，浮点数无法精确计算等于)，采用的是差值小于允差值的算法(此发明采用1V作为允差值)。
间歇式断棒检测控制采用了轮询机制，采用了通讯里的机制，可以有效降低硬件成本，又能够有效的检测出硅钼棒断线的位置，提醒维护人员更换，不同于常规的串联控制，而是采用硅钼棒群组控制，如果其中一根硅钼棒断棒，不会影响其他硅钼棒组，从而使得系统更加的稳定可靠。
在步骤S207中，当玄武岩液体到达漏板需要的液位时，采用第二PID控制算法控制玄武岩溶液的温度。
本步骤涉及到熔化区液体温度控制的第二方面，控制玄武岩液体的温度，在玄武岩液体达到漏板需要的液位时切换液体温度控制模式。将熔化区空间的第一硅钼棒组的控制方式由恒电流模式切换为恒温模式，且将熔化区液体控制模式由常规的恒流PID模式切换为改进型PID算法，即由第一PID控制算法切换为第二PID控制算法。
第一PID控制算法中的比例函数仅为液体温度的函数，而本步骤中第二PID控制算法中的比例函数为液位高度、窑炉尺寸、加料频率以及电阻率的函数。
具体地，熔化区液体温度控制，采用的是以下公式进行的计算：
其中
式中，u(t)表示当前的输出开度，也即调功器的输出量。
e(t)表示偏差信号，与液位高度变化、加料频率变化以及电阻率随温度变化均有关，此处计算可以结合图1。
K表示比例因子，Ti表示积分因子，Td表示微分因子，ρ(T1)表示上个采样时刻的电阻率，其是温度的曲线函数关系，ρ(T2)表示当前时刻的电阻率，其是温度的曲线函数关系，H1表示上个采样时刻的熔化区液位高度，H2表示上个采样时刻的保温区液位高度，H3表示当前时刻的熔化区液位高度，H4表示当前时刻的保温区液位高度，L1表示档墙离左侧墙砖的距离(熔化区的宽度)，L2表示挡墙离右侧墙砖的距离(保温区的宽度)，W表示窑炉的宽度，f(T1)表示上个采样时刻的加料频率，f(T2)表示当前时刻的加料频率。
上述公式中采用了PID控制原理，又不同于常规的PID控制，常规的PID控制的偏差常用控制量的偏差，如温度等，本发明采用的是基于电阻率和温度的一致性的改进型算法，既能提现现有的PID控制的长处，同时又能够将液位高度变化、加料频率变化以及电阻率随温度变化对系统带来的影响考虑进算法，从而达到多输入单输出的效果，特别是当液位高度发生变化时，可以提前让系统提高输出，降低系统惯性带来的影响。
本实施例中，熔化区液体温度控制的公式分成两个公式，且第二个公式(即e(t)的表达式)采用不同的实现方式，是为了能够和第一PID控制算法进行切换控制，当系统不能够很好的进行控制时，可以将偏差信号e(t)替换成温度偏差，即当前时刻的溶液温度与前一个时刻的溶液温度的差值，给系统带来一定的兼容性。
在一个实施例中，使第二PID控制算法中的比例函数仅为液位高度、窑炉尺寸以及电阻率的函数。即熔化区液位温度控制的算法其中公式改为这样可以将加料的因素避开，减少系统引入的变量,使得系统的容错性更高。
在步骤S209中，当熔化区内的原料形成难熔颗粒或者窑炉需要停止工作时，启动放料洞，对其通电加热，将熔化区内的原料放出。
当熔化区内的原料形成难熔颗粒或者窑炉需要停止工作时，可以启动此步骤，将放料洞进行通电加热，将熔化区内的原料放出，完成放料步骤。
放料洞温度控制采用常规的PID控制算法，也即：
此时的e(t)为当前时刻的温度与上一个采样时刻的温度的偏差。
以上步骤为本发明的基本流程和操作，在不同阶段需要根据情况进行各种调整等，例如硅钼棒的安装、更换、故障排除、液面检测等。
在窑炉的运行过程中，通过对窑炉进行合理的分区控制、联合控制，从而实现玄武岩原料(石头料)从加料口进入到熔化区，经过窑炉底部熔化，穿过隔板，从保温区流过，最终达到漏板，从漏板流出成丝的工艺。在其熔化保温过程中使用了多种控制技术和检测手段来实现系统稳定高效的运行。在熔化区空间形成液体的热顶恒温，在熔化区液体控制部分形成稳定的熔化温度进行熔化，在保温区空间形成液体的热顶恒温，实现溶液的恒温均化及降温，最后通过漏板的PID恒温控制达到拉丝工艺温度，实现拉丝作业。在熔化区液体的后端，采用了放料洞恒温控制，可以将废料或结晶的料或未熔化好的原料进行置换放出。在熔化区硅钼棒组和保温区硅钼棒组均采用了间歇式断棒检测来实现硅钼棒的实时故障检测，及时发现硅钼棒的运行状态，方便维护人员进行定点维护。
在一个实施例中，熔化区空间温度控制采用恒功率控制，将熔化区空间的输入功率进行恒定，可以避免和熔化区液体温度产生干涉。
在一个实施例中，熔化区液体温度控制采用第二PID控制算法的同时也将第一PID控制算法包含在内，当系统需要时，可以将系统切换为第一PID控制算法控制，使得系统的鲁棒性更优。本发明实施例提供的窑炉的电气控制方法，采用纯电力作为能源，在电力供应方面容易得到保证，同时全电熔炉与天然气炉相比加热效率更高。而且对于熔化区的液体温度控制使用两种不同的PID算法，且能够实现二者之间的切换控制，根据实际操作中的液体温度情况选择不同的控制算法，给系统带来一定的兼容性。且第二PID控制算法(改进后的算法)可以将液位的波动及加料的变化以及液体温度的变化等均考虑进比例函数(偏差)内部参与计算，从而得到更优的控制参数和更优的控制效果。另外，采用间歇式断棒检测控制进行硅钼棒的通断检测，采用了轮询机制，可以有效降低硬件成本，又能够有效的检测出硅钼棒断线的位置，提醒维护人员更换，且如果其中一根硅钼棒断棒，不会影响其他硅钼棒组，从而使得系统更加的稳定可靠，适用于硅钼棒数量多的分组控制，可以有效降低系统成本。
图4示出根据本发明图1实施例的全电熔窑炉的工艺电气控制方法中步骤S101的具体实施例的流程图，包括步骤S1011-S1014。
在步骤S1011中，在熔化区内铺满碎玻璃，碎玻璃完全覆盖住并高于浸没式钼板，且低于熔化区空间内的第一硅钼棒组的位置。在步骤S1012中，启动第一硅钼棒组，采用恒电流模式对熔化区的空间温度进行升温。
然后启动熔化区空间的第一硅钼棒组，给其通电加热，按照烤窑升温工艺曲线对整个空间温度进行升温。在此过程的温度不能超过600摄氏度，防止将浸没式钼板氧化，此时熔化区空间内的第一硅钼棒组采用恒电流模式，降低电流对硅钼棒的电冲击。
在步骤S1013中，碎玻璃陆续熔化，再次向熔化区加入碎玻璃，保证料位高于浸没式钼板，直至碎玻璃熔化成玻璃液。
待熔化区空间温度升温至400摄氏度左右时，碎玻璃会陆续进行熔化，此时需要不断观察料位情况，保证碎玻璃即玻璃液的料位始终高于浸没式钼板，直至碎玻璃完全熔化成玻璃液，并完全覆盖钼板。
在步骤S1014中，启动浸没式钼板将玻璃液温度提升，对窑炉进行升温烤窑。
启动浸没式钼板，给其通电加热，将碎玻璃的玻璃液温度进行提升，按照烤窑升温工艺曲线对整个炉子进行升温烤窑，直至升温至1300摄氏度，此时钼板采用的是熔化区的液体控制程序，采用第一PID控制算法，并且进行恒电流控制。
图5示出根据本发明第一实施例的全电熔窑炉的工艺电气控制装置的结构示意图。
如图5所示，本实施例的窑炉的电气控制装置包括：熔化区空间温度控制模块510、保温区空间温度控制模块520、漏板温度控制模块530，间歇式断棒检测控制模块540和熔化区液体温度控制模块550。
本实施例中，熔化区空间温度控制模块510用于在向熔化区内加入碎玻璃后，采用恒电流模式控制第一硅钼棒组提升空间温度，使碎玻璃熔化为玻璃液，以及在玄武岩液体到达漏板需要的液位时，将第一硅钼棒组的控制模式切换为恒温模式。
保温区空间温度控制模块520用于启动保温区内的第二硅钼棒组，采用恒电流模式升高空间温度，以及在玄武岩液体到达漏板需要的液位时，将第二硅钼棒组的控制模式切换为恒温模式。
漏板温度控制模块530用于启动漏板将玻璃液置换出窑炉后，控制漏板在恒温下进行拉丝作业。
本实施例的窑炉的电气控制装置还包括间歇式断棒检测控制模块540，用于在第一硅钼棒组和第二硅钼棒组启动后，采用间歇式断棒检测控制方法，每隔相同时间依次检测一次所有硅钼棒两端的电压，判断所有硅钼棒的通断。
本实施例的窑炉的电气控制装置还包括熔化区液体温度控制模块550，用于当碎玻璃熔化为玻璃液后，启动熔化区内的浸没式钼板，采用第一PID控制算法控制玻璃液的温度；以及当玄武岩液体到达漏板需要的液位时，采用第二PID控制算法控制玄武岩溶液的温度。
其中，第一PID控制算法中的比例函数仅为液体温度的函数，第二PID控制算法中的比例函数为液位高度、窑炉尺寸、加料频率以及电阻率的函数。
在一个实施例中，熔化区空间温度控制模块510还用于在开始工作前，启动第一硅钼棒组，使其工作于恒电压模式，据此判断窑炉的温度分布情况，提供窑炉工作参数。
由于本发明实施例的全电熔窑炉的工艺电气控制装置是用于执行上述的全电熔窑炉的工艺电气控制方法的，在前面对附图1-4的描述中，已经详细描述了各步骤，因此全电熔窑炉的工艺电气控制装置部分只做简要介绍。
本发明实施例提供的全电熔窑炉的工艺电气控制装置中，熔化区空间温度控制模块510通过在玄武岩纤维的生产过程中，对熔化区空间温度的控制在不同的时间段使用的不同的控制模式(例如恒电流控制、恒温控制和恒电压控制)，实现温度控制方式的灵活切换，恒电压控制一般用于实验炉，摸索炉子的温度分布时候使用；恒电流控制模式一般用于窑炉的升温阶段使用；恒温度控制模式一般用于窑炉保温或者稳定生产的时候使用，三种方式共同配合提高生产质量和生产效率。
最后应说明的是：依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本说明书选取并具体描述本实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。