热处理炉传动控制教学模型的制作方法

热处理炉传动控制教学模型的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工业控制领域，尤其涉及一种热处理炉传动控制教学模型，适用于工业传动的实验和教学。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的快速发展、工业生产技术及装备的快速更新，专业技术的教育培训也需与时俱进，工艺仿真教学模型逐渐发展代替纯文本教学，在教学过程中使用仿真模型培训，更有助于学员对生产工艺的理解及解决问题的能力。
[0003]在冶金行业中，热处理炉是将金属加热到轧制成锻造温度的工业炉。热处理是机械工业的一项重要基础技术，对应充分发挥金属材料的性能潜力、提高产品质量和经济收益具有重要意义。传统热处理炉传动控制教学除文本教学外，在实践过程需面对生产现场实际的热处理炉，由此带来诸多不便，可能影响生产现场热处理炉的正常生产秩序，限制了学员实际动手能力，降低了学员对生产工艺的理解、操作流程的熟悉以及现场排查故障的能力。

【发明内容】

[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种热处理炉传动控制教学模型，利用本教学模型并结合文本教学，提升了学员实际动手能力，加强了学员对生产工艺的理解、操作流程的熟悉以及现场排查故障的能力，避免对生产现场热处理炉正常生产秩序的影响。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型热处理炉传动控制教学模型包括传动模块、主控模块、变频驱动模块、监控模块和虚拟热处理炉，所述传动模块包括模拟热处理炉辊道的皮带传动机构、电机、入料行程开关、出料行程开关和定位编码器，所述皮带传动机构连接所述虚拟热处理炉的入料炉门和出料炉门，所述电机驱动所述皮带传动机构运行，所述入料行程开关和出料行程开关设于所述皮带传动机构上并且分别位于所述虚拟热处理炉的入料炉门和出料炉门位置，所述定位编码器连接所述电机输出轴端用于定位加热板材，所述变频驱动模块通过开关连接电源并且驱动所述传动模块的电机运行，所述主控模块采集所述传动模块的定位编码器、入料行程开关和出料行程开关信号并且控制所述变频驱动模块，所述主控模块与监控模块通讯连接，所述监控模块预设所述虚拟热处理炉空间信息和加热板材的热处理温度及热处理时间信息。
[0006]进一步，所述主控模块是PLC可编程逻辑控制器。
[0007]进一步，所述监控模块包括工控机、显示屏和报警单元，所述工控机通过网络总线连接所述主控模块，所述显示屏和报警单元分别连接所述工控机的显示接口和报警接口，所述显示屏显示所述监控模块预设的所述虚拟热处理炉空间信息和加热板材的热处理温度及热处理时间信息。
[0008]进一步，所述皮带传动机构包括入料棍道和出料棍道，所述入料棍道连接所述虚拟热处理炉的入料炉门，所述出料辊道连接所述虚拟热处理炉的出料炉门。
[0009]由于本实用新型热处理炉传动控制教学模型采用了上述技术方案，即本教学模型包括传动模块、主控模块、变频驱动模块、监控模块和虚拟热处理炉，传动模块包括模拟热处理炉辊道的皮带传动机构、电机、入料行程开关、出料行程开关和定位编码器，变频驱动模块通过开关连接电源并且驱动传动模块的电机运行，主控模块采集传动模块的定位编码器、入料行程开关和出料行程开关信号并且控制变频驱动模块，主控模块与监控模块通讯连接，监控模块预设虚拟热处理炉空间信息和加热板材的热处理温度及热处理时间信息。利用本教学模型并结合文本教学，提升了学员实际动手能力，加强了学员对生产工艺的理解、操作流程的熟悉以及现场排查故障的能力，避免对生产现场热处理炉正常生产秩序的影响。
【附图说明】
[0010]下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明:
[0011]图1为本实用新型热处理炉传动控制教学模型的框图；
[0012]图2为本教学模型的控制逻辑框图。
【具体实施方式】
[0013]实施例如图1所示，本实用新型热处理炉传动控制教学模型包括传动模块1、主控模块2、变频驱动模块3、监控模块4和虚拟热处理炉5，所述传动模块I包括模拟热处理炉辊道的皮带传动机构、电机11、入料行程开关13、出料行程开关14和定位编码器12，所述皮带传动机构连接所述虚拟热处理炉5的入料炉门和出料炉门，所述电机11驱动所述皮带传动机构运行，所述入料行程开关13和出料行程开关14设于所述皮带传动机构上并且分别位于所述虚拟热处理炉5的入料炉门和出料炉门位置，所述定位编码器12连接所述电机11输出轴端用于定位加热板材，所述变频驱动模块3通过开关KM连接电源V并且驱动所述传动模块I的电机11运行，所述主控模块2采集所述传动模块I的定位编码器12、入料行程开关13和出料行程开关14信号并且控制所述变频驱动模块3，所述主控模块2与监控模块4通讯连接，所述监控模块4预设所述虚拟热处理炉5空间信息和加热板材的热处理温度及热处理时间信息。
[0014]优选的，所述主控模块2是PLC可编程逻辑控制器，PLC可编程逻辑控制器采集传动模块的入料行程开关、出料行程开关和定位编码器信息，以获取传动模块上各加热板材的状态，计算传动模块上所有板材的头部和尾部位置、距虚拟热处理炉炉门距离、加热板材间距、炉内加热板材的剩余加热时间等数据，并根据热处理工艺流程，综合当前状态，合理调节加热温度、加热时间和加热板材所处位置，发出控制指令，控制变频驱动模块、传动模块的运行参数。
[0015]优选的，所述监控模块4包括工控机、显示屏和报警单元，所述工控机通过网络总线连接所述主控模块2，所述显示屏和报警单元分别连接所述工控机的显示接口和报警接口，所述显示屏显示所述监控模块预设的所述虚拟热处理炉空间信息和加热板材的热处理温度及热处理时间信息。
[0016]优选的，所述皮带传动机构包括入料辊道和出料辊道，所述入料辊道连接所述虚拟热处理炉5的入料炉门，所述出料辊道连接所述虚拟热处理炉5的出料炉门。 [0017]本教学模型仿真热处理炉的工艺过程，以提升学员对热处理炉生产工艺的理解，熟悉操作流程和现场排查故障的能力，可以实现同时控制多块板材进行热处理工艺流程，工艺流程包括入料过程、炉内加热过程和出料过程，控制每块板材的加热时间并对炉内加热温度进行仿真，当炉温和加热时间未达到预设热处理结果要求时，加热板材在炉内进行全摆动。本教学模型直观、简明、安全，可以让学员不用到实际生产现场的情况下，直接在实验室操作控制热处理炉生产工艺过程，并完成对控制系统故障检测的过程。
[0018]热处理炉的功能是对来料板材进行加热、保温处理，以获得不同的金属显微组织，从而使板材具有不同的性能，满足不同的要求。本教学模型通过监控模块可设定虚拟热处理炉炉温，并且根据加热板材的热处理工艺设定升温和保温时间；加热板材入炉后完成定位、炉内运行、出炉等功能。
[0019]如图2所示，本教学模型的控制逻辑如下:
[0020]一、加热板材入炉逻辑:
[0021]I)操作监控模块发出入炉请求，并计算虚拟热处理炉炉内是否有足够的空间，虚拟热处理炉炉内预设最多可以同时容纳三块加热板材，如果炉内空间足够，在监控模块的显示屏上炉内空间指示呈绿色，如果炉内空间不足提示呈红色；
[0022]2)炉内有足够空间时，此时操作人员将加热板材放入传动模块的入料辊道，通过定位编码器对加热板材进行定位，同时通过入料行程开关开启虚拟热处理炉的入料炉门；
[0023]3)由主控模块控制变频驱动模块驱动传动模块的入炉辊道与炉内辊道同步运行，加热板材入炉；
[0024]4)当加热板材进入炉内并到达炉门安全距离后，关闭入料炉门，加热板材入炉完成；一块加热板材入炉完成后，可以重复其他加热板材的入炉过程，本教学模型设置虚拟热处理炉内最多同时处理三块加热板材。
[0025]二、加热板材炉内运动逻辑:
[0026]I)虚拟热处理炉炉内辊道根据加热时间计算运行速度，仿真炉内升温到指定温度；
[0027]2)如果计算的运行速度低于炉辊最低速度，启动摇摆控制，摇摆控制的速度、正向运动时间、反向运动时间和暂停时间由监控模块进行参数设置；
[0028]3)通过炉内的虚拟定位光栅测量加热板材的实际长度，跟踪记录加热板材的位置，从监控模块的显示屏上可以实时跟踪加热板材头部位置和尾部位置，并通过虚拟定位光栅校正加热板材的位置数据；
[0029]4)如果加热板材已运行到出料炉门时，加热板材在炉内的处理时间还没达到，则炉内辊道进入摇摆控制。
[0030]三、加热板材出炉逻辑:
[0031]I)加热板材炉内处理时间满足后，由主控模块发出请求出炉指令；
[0032]2)传动模块的出料辊道开始与炉内辊道同步运行，加热板材准备出炉；
[0033]3)出料辊道必须无占位，虚拟热处理炉出料炉门打开；
[0034]4)加热板材出料成功，并运行到出料辊道尽头，触发出料行程开关；
[0035]5)虚拟热处理炉出料炉门关闭。
【主权项】
1.一种热处理炉传动控制教学模型，其特征在于:本教学模型包括传动模块、主控模块、变频驱动模块、监控模块和虚拟热处理炉，所述传动模块包括模拟热处理炉辊道的皮带传动机构、电机、入料行程开关、出料行程开关和定位编码器，所述皮带传动机构连接所述虚拟热处理炉的入料炉门和出料炉门，所述电机驱动所述皮带传动机构运行，所述入料行程开关和出料行程开关设于所述皮带传动机构上并且分别位于所述虚拟热处理炉的入料炉门和出料炉门位置，所述定位编码器连接所述电机输出轴端用于定位加热板材，所述变频驱动模块通过开关连接电源并且驱动所述传动模块的电机运行，所述主控模块采集所述传动模块的定位编码器、入料行程开关和出料行程开关信号并且控制所述变频驱动模块，所述主控模块与监控模块通讯连接，所述监控模块预设所述虚拟热处理炉空间信息和加热板材的热处理温度及热处理时间信息。
2.根据权利要求1所述的热处理炉传动控制教学模型，其特征在于:所述主控模块是PLC可编程逻辑控制器。
3.根据权利要求1所述的热处理炉传动控制教学模型，其特征在于:所述监控模块包括工控机、显示屏和报警单元，所述工控机通过网络总线连接所述主控模块，所述显示屏和报警单元分别连接所述工控机的显示接口和报警接口，所述显示屏显示所述监控模块预设的所述虚拟热处理炉空间信息和加热板材的热处理温度及热处理时间信息。
4.根据权利要求1所述的热处理炉传动控制教学模型，其特征在于:所述皮带传动机构包括入料辊道和出料辊道，所述入料辊道连接所述虚拟热处理炉的入料炉门，所述出料辊道连接所述虚拟热处理炉的出料炉门。
【专利摘要】本实用新型公开了一种热处理炉传动控制教学模型，本教学模型包括传动模块、主控模块、变频驱动模块、监控模块和虚拟热处理炉，传动模块包括模拟热处理炉辊道的皮带传动机构、电机、入料行程开关、出料行程开关和定位编码器，变频驱动模块通过开关连接电源并且驱动传动模块的电机运行，主控模块采集传动模块的定位编码器、入料行程开关和出料行程开关信号并且控制变频驱动模块，主控模块与监控模块通讯连接，监控模块预设虚拟热处理炉空间信息和加热板材的热处理温度及热处理时间信息。本教学模型结合文本教学，提升学员实际动手能力，加强学员对生产工艺的理解、操作流程的熟悉以及现场排查故障能力，避免对生产现场热处理炉正常生产秩序的影响。
【IPC分类】G09B25-02
【公开号】CN204614338
【申请号】CN201520117923
【发明人】常乐, 钱存坚, 宋明中, 沈嘉麟, 陈成, 李胤睿
【申请人】上海金艺检测技术有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月27日