电焙烧炉多段加热状态监测装置的制作方法

1.本发明实施例涉及电焙烧炉状态监测技术领域，尤其涉及一种电焙烧炉多段加热状态监测装置。


背景技术：

2.当前监测技术采用安装于电流互感器二次侧的电流表进行监测，在电流表电流显示减小时，只能准确说明一次加热回路是否出现了故障，发生故障时也不能准确判断故障类型，且电流表安装于每一个回路，不能实现集中监测。因此，开发一种电焙烧炉多段加热状态监测装置，能够有效弥补上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种电焙烧炉多段加热状态监测装置。
4.第一方面，本发明的实施例提供了一种电焙烧炉多段加热状态监测装置，包括：电流采样模块，用于将电流按比例进行电流值大小变换，并将按比例变换后的交流电转化为直流电，送入加热状态监测模块的电流输入端；加热状态监测模块，用于监测加热状态，若监测到运放输出端为零电平，则确定电焙烧炉为故障加热状态；控制器，用于若在加热状态下实时电流与额定电流相异，则对故障类型进行确定。
5.在上述装置实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述电流采样模块，包括：电流互感器，用于将电流按比例进行电流值大小变换，并将变换后的交流电发送至电流变送器；电流变送器，用于接收电流互感器传送的交流电并转化为直流电，送入加热状态监测模块的电流输入端。
6.在上述装置实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述加热状态监测模块，包括：分压电路，用于向比较器的反相端输入基准电压；电流取样电路，用于将电流转换为电压，输入比较器的同相输入端；比较器，用于若同相端的电压大于反相端的基准电压，则输出高电平；上拉电阻，用于辅助比较器输出高电平。
7.在上述装置实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述控制器，包括：中央处理单元，用于进行数据的处理计算；数字量输入扩展模块，用于接收比较器输出的电平；模拟量输入扩展模块，用于接收电流变送器发送的直流电。
8.在上述装置实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，还包括：触摸显示屏，用于显示电焙烧炉的正常运行画面或故障运行画面。
9.在上述装置实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述电流互感器用于将电流按200:5的比例进行电流值大小变换。
10.在上述装置实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述电流变送器用于接收电流互感器传送的0-5安培的交流电并转化为4-20毫
安的直流电，送入加热状态监测模块的电流输入端。
11.在上述装置实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述分压电路包括第一电阻及第二电阻，所述第二电阻向比较器的反相端输入基准电压。
12.在上述装置实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述电流取样电路包括电压转换电阻，用于将电流转换为电压，输入比较器的同相输入端。
13.在上述装置实施例内容的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述比较器包括运算放大器，若所述运算放大器的同相端的电压大于反相端的基准电压，则输出高电平。
14.本发明实施例提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，通过将电流采样模块、加热状态监测模块、控制器及触摸显示屏进行系统集成，电流采样模块采样电流后输送至加热状态监测模块，输出电平信号至控制器，由控制器判断故障类型，可以对故障及其类型进行快速准确地判断，实现对多回路多段加热运行状态的集中监测，监测画面直观准确，监控过程安全可靠，避免了因温度达到设定值时检测无电流产生的故障误判。
附图说明
15.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做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本发明实施例提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置结构示意图；
17.图2为本发明实施例提供的电流采样模块结构示意图；
18.图3为本发明实施例提供的加热状态监测模块结构示意图；
19.图4为本发明实施例提供的控制器结构示意图；
20.图5为本发明实施例提供的触摸显示屏展示效果示意图。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
22.本发明实施例提供了一种电焙烧炉多段加热状态监测装置，参见图1，该装置包括：电流采样模块101，用于将电流按比例进行电流值大小变换，并将按比例变换后的交流电转化为直流电，送入加热状态监测模块102的电流输入端；加热状态监测模块102，用于监
测加热状态，若监测到运放输出端为零电平，则确定电焙烧炉为故障加热状态；控制器103，用于若在加热状态下实时电流与额定电流相异，则对故障类型进行确定。
23.具体地，电流采样模块采用电流变送器，每段三相线电流(0安培至5安培电流)均通过互感器送入电流变送器，变送器输出为4-20ma的直流电流，此电流送入控制器(具体可以为可编程逻辑控制器plc)的模拟量输入端口。加热状态监测模块是由模拟电路组成的一块pcb板。由于在电焙烧炉正常加热过程中，当测量温度达到设定温度时，一次回路固态继电器断开，此时运行电流为零，控制器采集到的电流也为零，这种情况下，控制器不能通过逻辑判断运行状态正常与否，因此通过pcb板进行加热状态监测，只有在加热状态下，监测到一次运行电流为零，才从逻辑上判断为故障状态。pcb板上由运算放大器lm393(即比较器)组成，输入信号为电流变送器输出的4-20ma电流信号。当在加热状态时，输出有电流，此电流输入运放的同相输入端，运放输出端状态反转，输出高电平，由于lm393输出为开路集电极输出，可在集电极接入24v电源，发射极接入plc的数字量输入端子。控制器(具体可以为可编程逻辑控制器plc)接收加热运行状态信号及每段加热电流信号，当在加热状态并且运行电流不能达到额定电流时，通过逻辑判断出故障类型，正常运行状态及故障类型状态包括：正常、单相断线、两相断线、三相断线。
24.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述电流采样模块，包括：电流互感器，用于将电流按比例进行电流值大小变换，并将变换后的交流电发送至电流变送器；电流变送器，用于接收电流互感器传送的交流电并转化为直流电，送入加热状态监测模块的电流输入端。具体可以参见图2，电流互感器201包括一次互感线圈和二次互感线圈，一次互感线圈将0至200安培的电流按200:5的比例进行转化，转化为0至5安培的交流电，送入电流变送器202。电流变送器202将0至5安培的交流电，转化为4-20毫安的直流电通过输出端口203送入加热状态监测模块的输入端口。
25.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述加热状态监测模块，包括：分压电路，用于向比较器的反相端输入基准电压；电流取样电路，用于将电流转换为电压，输入比较器的同相输入端；比较器，用于若同相端的电压大于反相端的基准电压，则输出高电平；上拉电阻，用于辅助比较器输出高电平。具体可以参见图3，电流取样电路301处设置了电阻r3，可以将输入的电流信号转化为电压信号，输入比较器303的同相输入端。分压电路302由电阻r1和电阻r2构成，电阻r2的分压值送入比较器303的反相输入端，作为基准电压。上拉电阻304用于辅助比较器输出高电平，输出端口305用于将比较器303产生的电平进行输出，vcc为电源电压。
26.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述控制器，包括：中央处理单元，用于进行数据的处理计算；数字量输入扩展模块，用于接收比较器输出的电平；模拟量输入扩展模块，用于接收电流变送器发送的直流电。具体可以参见图4，控制器包括：中央处理单元1的具体型号为cpu1214；数字量输入扩展模块2用于接收比较器输出的电平；模拟量输入扩展模块3-9均用于接收电流变送器发送的直流电。
27.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，还包括：触摸显示屏，用于显示电焙烧炉的正常运行画面或故障运行画面。具体可以参见图5，触摸显示屏的上部显示字体“电焙烧炉加热炉丝在线监测系统”，第一行显示为“一段北至七段北”，第二行显示为“一段南至七段南”，由最下面显示的字体可知，一段北至七
段北运行正常，一段南至七段南运行正常。
28.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述电流互感器用于将电流按200:5的比例进行电流值大小变换。电流互感器的实际情况已在前述图2中进行过详细描述，此处不再赘述。
29.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述电流变送器用于接收电流互感器传送的0-5安培的交流电并转化为4-20毫安的直流电，送入加热状态监测模块的电流输入端。电流变送器的实际情况已在前述图2中进行过详细描述，此处不再赘述。
30.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述分压电路包括第一电阻及第二电阻，所述第二电阻向比较器的反相端输入基准电压。分压电路的实际情况已在前述图3中进行过详细描述，此处不再赘述。
31.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述电流取样电路包括电压转换电阻，用于将电流转换为电压，输入比较器的同相输入端。电流取样电路的实际情况已在前述图3中进行过详细描述，此处不再赘述。
32.在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，所述比较器包括运算放大器，若所述运算放大器的同相端的电压大于反相端的基准电压，则输出高电平。比较器的实际情况已在前述图3中进行过详细描述，此处不再赘述。
33.本发明实施例提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，通过将电流采样模块、加热状态监测模块、控制器及触摸显示屏进行系统集成，电流采样模块采样电流后输送至加热状态监测模块，输出电平信号至控制器，由控制器判断故障类型，可以对故障及其类型进行快速准确地判断，实现对多回路多段加热运行状态的集中监测，监测画面直观准确，监控过程安全可靠，避免了因温度达到设定值时检测无电流产生的故障误判。
34.本发明实施例提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置作为一个系统整体，采用altium designer软件设计加热状态检测电路图纸，并生成印刷线路板(pcb)，将pcb文件发送制作厂家制作pcb板。依据pcb板上的元件型号及数量购买元件，将元件焊接在pcb上。采用西门子1200系列plc(即控制器)的集成软件对plc进行硬件组态及软件编程，由于需要对多个回路运行电流读取，程序重复性较大，故采用软件的fb功能块，可简化编程。采用昆仑通态的mcgse组态环境对触摸屏进行组态。设置触摸屏及plc通信参数，对两者进行通信调试，直至正常，然后将触摸屏组态程序下载至plc。将pcb板的输出信号和plc的di端子连接，将变送器的输出信号和plc的ai端子连接。本发明实施例提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置，采用运算放大器进行加热状态监测，避免因温度达到设定值时plc检测无电流，误判为故障发生；本装置涵盖了所有设备运行状态，监测画面直观、准确；采用可变程序控制器进行电流采样及逻辑判断，安全、可靠；实现多回路多段加热运行状态的集中监测；本发明实施例提供的电焙烧炉多段加热状态监测装置实施以后，运行效果良好，连续运行一年未发生故障，实现了运行稳定可靠，当监测对象发生故障状态时能准确及时判断，故障判断准确率达到100％。
35.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其
中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
36.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
37.附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于这种认识，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
38.在本专利中，术语"包括"、"包含"或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，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它要素，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
……
"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。
39.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。