一种真空炉的集成控制系统的制作方法

本发明涉及真空炉，具体为一种真空炉的集成控制系统。

背景技术：

1、真空炉是一种在真空环境中进行加热的设备，广泛应用于陶瓷烧成、真空冶炼、电真空零件除气、退火、金属件的钎焊以及陶瓷-金属封接等领域，真空炉是利用真空系统，将炉腔内部分物质排出，使炉腔内压强小于一个标准大气压的工业炉，这种设备具有许多优点，如完全消除加热过程中工件表面的氧化和脱碳，获得无变质层的清洁表面；对环境无污染，无需进行三废处理，炉温测定和监控精度明显提高，机电一体化程度高，可预先编程设定工件移动、气压调节、功率调节等，按步骤实施淬火和回火，能耗显著低于盐浴炉。

2、目前真空炉在工作过程中受多种因素影响，导致系统比较复杂，从而当真空炉出现异常时，不便于快速诊断问题所在，且真空炉在工作过程中需要排放气体，这些气体中含有有毒有害物质，如果直接排放到空气中会对环境造成一定的影响，所以需要对这些排放气体进行实时监测。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种真空炉的集成控制系统，具备及时对真空炉出现的对应问题进行及时预警，同时便于对真空炉工作过程中排放的气体进行实时监测等优点，解决了上述问题。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种真空炉的集成控制系统，包括数据收集模块、数据处理模块、数据分析模块、输出模块以及预警模块；

5、所述数据收集模块包括炉内温度测量单元、炉内真空度测量单元、炉内气体流量测量单元、排放气体浓度测量单元以及排放气体温度测量单元，其中；

6、所述炉内温度测量单元用于采集实时炉内温度，所述炉内真空度测量单元用于采集实时炉内真空度，所述炉内气体流量测量单元用于采集实时炉内气体流量，所述排放气体浓度测量单元用于采集实时排放气体浓度，所述排放气体温度测量单元用于采集实时排放气体温度；

7、所述数据收集模块将按时间周期采集到的多个实时炉内温度、实时炉内真空度、实时炉内气体流量、实时排放气体浓度以及实时排放气体温度分别形成实时炉内温度数据集、实时炉内真空度数据集、实时炉内气体流量数据集、实时排放气体浓度数据集以及实时排放气体温度数据集，所述数据收集模块将这些数据集通过网络发送至数据处理模块；

8、所述数据处理模块根据实时炉内温度数据集计算炉内温度波动值，所述数据处理模块根据实时炉内真空度数据集计算炉内真空度波动值，所述数据处理模块根据实时炉内气体流量数据集计算炉内气体流量波动值，所述数据处理模块分别对实时排放气体浓度数据集以及实时排放气体温度数据集进行预处理，分别得出清洗后的实时排放气体浓度以及清洗后的实时排放气体温度，所述数据处理模块将这些数据通过网络发送至数据分析模块；

9、所述数据分析模块内预设有炉内温度波动值阈值、炉内真空度波动值阈值、炉内气体流量波动值阈值、排放气体浓度标准值以及排放气体温度标准值，所述数据分析模块将炉内温度波动值、炉内真空度波动值、炉内气体流量波动值、清洗后的实时排放气体浓度以及清洗后的实时排放气体温度分别与炉内温度波动值阈值、炉内真空度波动值阈值、炉内气体流量波动值阈值、排放气体浓度标准值以及排放气体温度标准值进行对比，并将对比结果通过网络发送至输出模块，当任一数据出现异常，所述输出模块将异常信号通过网络发送至预警模块；

10、所述预警模块用于将异常信号反馈至工作人员。

11、优选的，所述实时炉内温度数据集表达式为、实时炉内真空度数据集表达式为、实时炉内气体流量数据集表达式为、实时排放气体浓度数据集表达式为以及实时排放气体温度数据集表达式为，且每个数据集中的数据个数相同、采集周期相同、数据集内每个数据间隔的时间相同，各个数据集中的下标表示各个数据集中的数据有个。

12、优选的，所述炉内温度波动值算法表达式如下：

13、

14、公式中，表示该数据集中有个数据，中的表示从实时炉内温度数据集中第一个数据开始计算，即开始计算，表示计算至该数据集中第个数据为止，即计算至为止，表示采集区间所有炉内温度的均值，表示采集区间第个炉内温度与均值之间差值的平方，表示采集区间所有差值平方的平均值。

15、优选的，所述炉内真空度波动值算法表达式如下：

16、

17、公式中，表示该数据集中有个数据，中的表示从实时炉内真空度数据集中第一个数据开始计算，即开始计算，表示计算至该数据集中第个数据为止，即计算至为止，表示采集区间所有炉内真空度的均值，表示采集区间第个炉内真空度与均值之间差值的平方，表示采集区间所有差值平方的平均值。

18、优选的，所述炉内气体流量波动值算法表达式如下：

19、

20、公式中，表示该数据集中有个数据，中的表示从实时炉内气体流量数据集中第一个数据开始计算，即开始计算，表示计算至该数据集中第个数据为止，即计算至为止，表示采集区间所有炉内气体流量的均值，表示采集区间第个炉内气体流量与均值之间差值的平方，表示采集区间所有差值平方的平均值。

21、优选的，所述清洗后的实时排放气体浓度算法表达式如下：

22、

23、公式中，中的表示从实时排放气体浓度数据集中第一个数据开始计算，即开始计算，表示计算至该数据集中第个数据为止，即计算至为止，分母中表示该数据集中有个数据，计算得出的结果为求和后求该数据集中所有数据的均值，即为清洗后的实时排放气体浓度。

24、优选的，所述清洗后的实时排放气体温度算法表达式如下：

25、

26、公式中，中的表示从实时排放气体温度数据集中第一个数据开始计算，即开始计算，表示计算至该数据集中第个数据为止，即计算至为止，分母中表示该数据集中有个数据，计算得出的结果为求和后求该数据集中所有数据的均值，即为清洗后的实时排放气体温度。

27、优选的，所述数据分析模块将炉内温度波动值、炉内真空度波动值以及炉内气体流量波动值分别与炉内温度波动值阈值、炉内真空度波动值阈值以及炉内气体流量波动值阈值作对比，当炉内温度波动值超过炉内温度波动值阈值时，判定炉内温度过高，当炉内真空度波动值超过炉内真空度波动值阈值时，判定炉内真空度不足，当炉内气体流量波动值超过炉内气体流量波动值阈值时，判定炉内气体流量过大。

28、优选的，所述数据分析模块将清洗后的实时排放气体浓度以及清洗后的实时排放气体温度分别与排放气体浓度标准值以及排放气体温度标准值作对比，当清洗后的实时排放气体浓度大于排放气体浓度标准值时，判定有害气体处理不合格，当清洗后的实时排放气体温度大于排放气体温度标准值时，判定排放气体温度过高。

29、优选的，所述数据分析模块将对比结果通过网络发送至输出模块，当炉内温度波动值、炉内真空度波动值以及炉内气体流量波动值任一数值超过对应的阈值或清洗后的实时排放气体浓度以及清洗后的实时排放气体温度大于对应的标准值时，所述输出模块将异常信号通过网络发送至预警模块，所述预警模块发出预警并将异常信号及时反馈给工作人员，便于工作人员及时做出相应的措施。

30、与现有技术相比，本发明提供了一种真空炉的集成控制系统，具备以下有益效果：

31、1、本发明通过数据收集模块采集实时炉内温度、实时炉内真空度以及实时炉内气体流量，并将这些数据分别形成对应的数据集，数据处理模块根据对应的数据集计算得出炉内温度波动值、炉内真空度波动值以及炉内气体流量波动值，数据分析模块将炉内温度波动值、炉内真空度波动值以及炉内气体流量波动值分别与炉内温度波动值阈值、炉内真空度波动值阈值以及炉内气体流量波动值阈值进行对比，当任一波动值超过对应的阈值，预警模块及时发出预警并反馈至工作人员。

32、2、本发明通过数据收集模块采集实时排放气体浓度以及实时排放气体温度并将这些数据分别形成对应的数据集，数据处理模块分别对这两组数据集进行预处理，得出清洗后的实时排放气体浓度以及清洗后的实时排放气体温度，数据分析模块将清洗后的实时排放气体浓度以及清洗后的实时排放气体温度分别与排放气体浓度标准值以及排放气体温度标准值进行对比，当任一一组数值超过对应的标准值，预警模块及时发出预警并反馈至工作人员。