199641. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés programvezérelt elektromos kemence töltetfüggő hőmérséklet szabályozására
HU 199641 A 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés programvezéreit elektromos kemence töltetfüggő hőmérséklet szabályozására, amely elrendezésben hőérzékelő hőelem és referencia hőmérő — szükséges esetben mérőerősítőn keresztül — analóg-digitális konverter, illesztő és csatorna egység közbeiktatásával fűtő egységet vezérlő kis-számítógéphez van illesztve. A villamos fűtésű kemencék vezérlési alapelveit, és különösen a hőkezelő berendezések — mint összetett termikus rendszerek — szabályozástechnikai leírását dr.Csáki Frigyes —Bars Ruth „Automatika" (Tankönyvkiadó, Bp. 1983.) című könyve 247.—252. oldalán tartalmazza. Az itt ismertetett rendszer- és hőtechnikai modellek felhasználásával lehetőség nyílik a gyakorlatban is megvalósítható hőkezelő berendezések méretezésére. A műszaki gyakorlatban már ismert és bevált megoldásokat dr. Neményi Rezső „Ipari hőkezelő berendezések" (BME, Mérnöktovábbképző Int. Bp. 1976.) című munkájának — Automatikus hőfokszabályzás a hőkezelő kemencéknél — c. fejezetéből (25— 27. o.) ismerhetjük meg. További szakirodalmi forrás dr. Szombatfalvy Árpád „A hőkezelés technológiája" (Műszaki KK. Bp. 1985.) című könyve, amelyben a felhevítési és a lehűtési idő megválasztására az alkalmazott töltet tömege és a kemencetérben való elhelyezkedése függvényében iteratív táblázatokat közölnek (15—20. o.) A HU 189 753 lajstromszámú szabadalmi irat egy elektromos fűtésű kemence hőfok eloszlási gradiensének stabilizálására ad megoldást. Ennek lényege, hogy egy vagy több fűtőelem és több hőelem alkalmazásával egy adott kemencetérben a hőmérsékletet nagy pontossággal kell stabilizálni. A stabilizációt vezérlési eljárás — a hőelemek jelét a szabályozásban a fűtőelem (ek)től mért geometriai távolságával arányos súlyzótényezővel veszik figyelembe és az eljárást megvalósító elrendezés alapvetően a hőkezelési folyamat hőntartási időszakára ad megoldást. Egy adott sebességű felfűtési és lehűtési ciklust is tartalmazó teljes hőkezelési folyamat megvalósítása a leírás bevezetése értelmében ezúton is lehetséges, de ennek lényegét nem ismertetik. A megoldás legfőbb hátránya, hogy a hevítendő töltet tömegét nem veszi figyelembe. Folyamatos mozgású töltet zónánkénti optimális hevítésére adnak megoldást a HITACHI Ltd. (JP) szakemberei a DE PS 30 44 358 lajstromszámú szabadalmi leírásban. Az ismertetett számítógépvezérlésű szabályozási eljárás, és az azt megvalósító berendezés egy folyamatos üzemű alagutkemencés hőkezelést mutat be, amelynél a töltet sebességét és a hevítési zónánként bevitt hőmennyiséget a mindenkori optimumon kell tartani. Ezt a megoldást tipikusan tömeggyártás céljára fejlesztették ki. 1 2 Az ismert megoldások egyik csoportját a szakaszos működésű, jórészt egyedi gyártásban alkalmazható, alacsony automatizáltságú hőérzékelő berendezések alkotják, a másik csoportját pedig olyan nagybonyolultságú hőkezelő berendezések alkotják, amelyek magas automatizáltság mellett önálló folyamatos üzemre alkalmasak. A szélsőséges megoldások között valós igény mutatkozott arra, hogy a hagyományos elektromos hőkezelő kemencék szabályozását modernebb, rugalmasabb szabályozásra cseréljük fel, illetve az új szabályozás elégítsen ki több olyan műszaki igényt, amelyek együttesen az üzembiztonságra, a megbízhatóságra, és a gazdaságos üzemvitelre kedvezően hatnak. A találmány szerinti kapcsolási elrendezéssel a fent vázolt igény kielégítését tűztük ki célul, éspedig — a hőkezelő kemence minden funkciója valamely kis-számítógéppel programvezérelhető és folyamatosan ellenőrizhető legyen, — hőelem linearizálási hibája max. ±0,5°C legyen, és az adott hőelemre vonatkozó függvény software úton álljon rendelkezésre, — hőelemszakadás esetén a rendszer ne szálljon el, — legalább két különállóan vezérelhető fűtőtesttel rendelkezzen, — hálózatkimaradás esetén a már lefutott program tárolódjék, és az folytatható legyen, — az előírt felfűtési es lehülesi paramétereket a beadott töltet függvényében számítógépi úton szimulálni lehessen a helytelen értékek korrekciója érdekében. Ez utóbbi követelmény azt jelenti, hogy ugyancsak software úton hozzáférhető legyen az üres és a különböző töltésű, pl. 10%, 20%...os, és a 100%-os tele töltésű kemence maximális felfűtési, ill. a kikapcsolt fűtéssel elérhető max. lehülési görbéi. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy ha egy megfelelően választott kis-számítógépet és azt kiszolgáló perifériákat (a megfelelő működtető software alkalmazása mellett) úgy állítunk a rendszerbe, hogy külön hőelem szakadás-vizsgáló egységet alkalmazunk, és legalább két különálló fűtőtestet tartalmazó fűtőegységet, és az azokat vezérlő jelvezetékeket is egy közös illesztő és vezérlő egységhez kapcsolunk, amely csatornaegységen keresztül a kis-számítógéppel kommunikál, akkor a találmány elé kitűzött célt elérjük. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege, hogy a hőelem és a mérőerősítő közé szakadás-vizsgáló egység van kötve, amely szakadás jelvezetékkel közvetlenül illesztő és vezérlő egységhez van csatlakoztatva. A mérőerősítő az első konverter közbeiktatásával hőelem jelvezetékkel, a referencia hőmérő pedig a második konverter közbeiktatásával referencia jelvezetékkel van illesztő és ve5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
