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烧结炉水循环切换系统、工作方法和PLC可编程控制器
申请号 CN202311692594.2 申请日 2023-12-11 公开(公告)号 CN117906392A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 北京元六鸿远电子科技股份有限公司; 发明人 张守谦; 刘洋; 吴琪; 沈小龙;
摘要 本 申请 公开了一种 烧结 炉 水 循环 切换系统、工作方法和PLC可编程 控制器 。系统包括：多台烧结炉，每台烧结炉的回水口均设置有一组故障监测单元；多台冷水机，每台冷水机的进水口和回水口设置有一组常闭电磁 阀 组；每台冷水机的进水管道和回水管道经过至少一组第一管道组分别与相邻冷水机的进水管道和回水管道连接，每组第一管道组上设置有一组常闭 电磁阀 组；每台冷水机的进水管道和回水管道经过一组第二管道组分别与一路 自来水 进水口和一路自来水回水口连接，每组第二管道组上设置有一组 常开电磁阀 组；UPS不间断电源；PLC可编程控制器；每组常闭电磁阀组和常开电磁阀组均与一组继电器组电性连接。通过本申请，能够减少自来水消耗，避免水资源浪费。
权利要求

1.一种烧结炉水循环切换系统，其特征在于，包括：
多台烧结炉，每台烧结炉的回水口均设置有一组故障监测单元；
多台冷水机，与所述多台烧结炉一一对应；每台冷水机的进水口和回水口设置有一组常闭电磁阀组；每台冷水机的进水口经过进水管道与相应烧结炉的进水口连接，每台冷水机的回水口经过回水管道与相应烧结炉的回水口连接；每台冷水机的进水管道和回水管道经过至少一组第一管道组分别与相邻冷水机的进水管道和回水管道连接，每组第一管道组上设置有一组常闭电磁阀组；每台冷水机的进水管道和回水管道经过一组第二管道组分别与一路自来水进水口和一路自来水回水口连接，每组第二管道组上设置有一组常开电磁阀组；
UPS不间断电源，所述UPS不间断电源与外部电源连接；
PLC可编程控制器，每组故障监测单元的数据输出端与所述PLC可编程控制器的一路数据输入端电性连接；所述PLC可编程控制器的多路控制信号输出端与多组继电器组的多路控制信号输入端电性连接；每组所述常闭电磁阀组和常开电磁阀组均与一组继电器组电性连接；所述PLC可编程控制器、每组故障监测单元和每组继电器组均与所述UPS不间断电源电性连接。
2.根据权利要求1所述的烧结炉水循环切换系统，其特征在于，每组故障监测单元包括水流量传感器和水温传感器，每个水流量传感器和水温传感器均与所述UPS不间断电源电性连接。
3.根据权利要求2所述的烧结炉水循环切换系统，其特征在于，所述烧结炉水循环切换系统还包括光电耦合单元、多个IO信号接口和模数转换单元；每个水流量传感器的数据输出端经过一个IO信号接口和所述光电耦合单元与所述PLC可编程控制器的一路数据输入端电性连接；每个水温传感器的数据输出端经过所述模数转换单元的一路转换通道与所述PLC可编程控制器的一路数据输入端电性连接；所述光电耦合单元、每个IO信号接口和所述模数转换单元均与所述UPS不间断电源电性连接。
4.根据权利要求3所述的烧结炉水循环切换系统，其特征在于，所述烧结炉水循环切换系统还包括控制面板，所述控制面板的控制信号输出端经过所述光电耦合单元与所述PLC可编程控制器的控制信号输入端电性连接，所述控制面板与所述UPS不间断电源电性连接。
5.根据权利要求1所述的烧结炉水循环切换系统，其特征在于，所述烧结炉水循环切换系统还包括人机交互组件，所述人机交互组件通过以太网接口与所述PLC可编程控制器双向通信连接，所述人机交互组件与所述UPS不间断电源电性连接。
6.一种烧结炉水循环切换系统的工作方法，其特征在于，应用于权利要求1‑5任意一项所述的烧结炉水循环切换系统，所述烧结炉水循环切换系统中的烧结炉和冷水机均具有3台；所述方法包括：
PLC可编程控制器实时获取每组故障监测单元采集到的数据，根据每组故障监测单元采集到的数据判断是否有冷水机发生故障；
当根据每组故障监测单元采集到的数据判断出存在一台冷水机发生故障时，PLC可编程控制器的多路控制信号输出端输出相应数字编码串；所述相应数字编码串用于使该台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组断开、使其他两台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组接通，并使该台冷水机和相邻一台冷水机之间的第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组接通、使其他第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组断开，同时使所有第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组均接通；
当根据每组故障监测单元采集到的数据判断出存在两台冷水机发生故障时，PLC可编程控制器的多路控制信号输出端输出相应数字编码串；所述相应数字编码串用于使该两台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组断开、使另外一台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组接通，并使所有第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组均断开，同时使该两台冷水机相应第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组断开、使另外一台冷水机相应第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组接通。
7.根据权利要求6所述的烧结炉水循环切换系统的工作方法，其特征在于，所述方法还包括：
当根据每组故障监测单元采集到的数据判断出三台冷水机均正常时，PLC可编程控制器的多路控制信号输出端输出相应数字编码串；所述相应数字编码串用于使三台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组均接通，并使所有第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组均断开，同时使所有第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组均接通。
8.根据权利要求7所述的烧结炉水循环切换系统的工作方法，其特征在于，所述方法还包括：
当根据每组故障监测单元采集到的数据判断出三台冷水机均发生故障时，PLC可编程控制器的多路控制信号输出端输出相应数字编码串；所述相应数字编码串用于使三台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组均断开，并使所有第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组均断开，同时使所有第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组均断开。
9.根据权利要求6所述的烧结炉水循环切换系统的工作方法，其特征在于，所述数字编码串采用二进制，0代表继电器组断开，1代表继电器组接通。
10.一种PLC可编程控制器，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6至9中任一项所述方法的步骤。
说明书全文

烧结炉水循环切换系统、工作方法和PLC可编程控制器

技术领域

[0001] 本申请涉及烧结炉技术领域，特别是涉及一种烧结炉水循环切换系统、工作方法和PLC可编程控制器。

背景技术

[0002] 烧结炉是一种用于陶瓷工业中的重要设备，主要用于将原材料经过高温烧结，形成坚固、致密的陶瓷制品。烧结炉的工作原理主要是通过高温将原材料中的水分和其他杂质蒸发，使得陶瓷制品在高温下烧结成型。
[0003] 烧结炉水循环系统是烧结炉设备中至关重要的一部分，它的主要作用是通过水的循环流动来降低烧结炉的温度，保证烧结炉在高温环境下的正常运行。同时，水循环系统还可以对烧结炉的温度进行精确控制，保证烧结炉内部的温度在合适的范围内波动，从而保证烧结制品的质量和生产效率。
[0004] 烧结炉水循环切换系统是陶瓷烧结炉设备的心脏，水循环系统稳定工作是陶瓷烧结炉设备正常工作的先决条件，工业陶瓷烧结炉对水循环系统的控制要求比较高，包括水流量、水温检测，系统IO报警信号触发响应性，程序时序逻辑性、信号互锁安全性等高可靠控制及各IO输入输出独立控制等，这对于应对工业现场各种故障、维护陶瓷烧结炉水循环系统稳定、满足设备工艺要求和设备水循环系统维护都是十分必要的。因此，简单、快捷、高可靠的陶瓷烧结炉水循环切换系统是极为重要和关键的。
[0005] 发明人认识到，目前陶瓷烧结炉水循环切换系统中，烧结工序冷水机采用内循环方式为烧结炉重要部位降温，没有备用系统，一旦出现冷水机故障后便只能切换为自来水直排，这会浪费大量水资源。
[0006] 而且，在外部电源异常的时候，传统的陶瓷烧结炉水循环切换系统通常无法继续正常工作，无法继续提供冷却水循环，可能会导致烧结炉温度无法得到有效控制，甚至影响设备的正常运行。另外，传统水处理控制系统主要采用继电器(中间继电器、时间继电器、接触器等)组合控制方式，可达到控制目的，但缺点是构造复杂、硬件互锁信号接线多、不易集成、可靠性差、占用空间大、一旦定性无法更改控制方式。

发明内容

[0007] 本申请提供一种烧结炉水循环切换系统、工作方法和PLC可编程控制器，旨在解决现有陶瓷烧结炉水循环切换系统一旦出现冷水机故障后，便只能切换为自来水直排，导致浪费大量水资源的技术问题。
[0008] 第一方面，一种烧结炉水循环切换系统，包括：
[0009] 多台烧结炉，每台烧结炉的回水口均设置有一组故障监测单元；
[0010] 多台冷水机，与所述多台烧结炉一一对应；每台冷水机的进水口和回水口设置有一组常闭电磁阀组；每台冷水机的进水口经过进水管道与相应烧结炉的进水口连接，每台冷水机的回水口经过回水管道与相应烧结炉的回水口连接；每台冷水机的进水管道和回水管道经过至少一组第一管道组分别与相邻冷水机的进水管道和回水管道连接，每组第一管道组上设置有一组常闭电磁阀组；每台冷水机的进水管道和回水管道经过一组第二管道组分别与一路自来水进水口和一路自来水回水口连接，每组第二管道组上设置有一组常开电磁阀组；
[0011] UPS不间断电源，所述UPS不间断电源与外部电源连接；
[0012] PLC可编程控制器，每组故障监测单元的数据输出端与所述PLC可编程控制器的一路数据输入端电性连接；所述PLC可编程控制器的多路控制信号输出端与多组继电器组的多路控制信号输入端电性连接；每组所述常闭电磁阀组和常开电磁阀组均与一组继电器组电性连接；所述PLC可编程控制器、每组故障监测单元和每组继电器组均与所述UPS不间断电源电性连接。
[0013] 可选地，每组故障监测单元包括水流量传感器和水温传感器，每个水流量传感器和水温传感器均与所述UPS不间断电源电性连接。
[0014] 进一步可选地，所述烧结炉水循环切换系统还包括光电耦合单元、多个IO信号接口和模数转换单元；每个水流量传感器的数据输出端经过一个IO信号接口和所述光电耦合单元与所述PLC可编程控制器的一路数据输入端电性连接；每个水温传感器的数据输出端经过所述模数转换单元的一路转换通道与所述PLC可编程控制器的一路数据输入端电性连接；所述光电耦合单元、每个IO信号接口和所述模数转换单元均与所述UPS不间断电源电性连接。
[0015] 进一步可选地，所述烧结炉水循环切换系统还包括控制面板，所述控制面板的控制信号输出端经过所述光电耦合单元与所述PLC可编程控制器的控制信号输入端电性连接，所述控制面板与所述UPS不间断电源电性连接。
[0016] 可选地，所述烧结炉水循环切换系统还包括人机交互组件，所述人机交互组件通过以太网接口与所述PLC可编程控制器双向通信连接，所述人机交互组件与所述UPS不间断电源电性连接。
[0017] 第二方面，一种烧结炉水循环切换系统的工作方法，应用于第一方面任意一项所述的烧结炉水循环切换系统，所述烧结炉水循环切换系统中的烧结炉和冷水机均具有3台；所述方法包括：
[0018] PLC可编程控制器实时获取每组故障监测单元采集到的数据，根据每组故障监测单元采集到的数据判断是否有冷水机发生故障；
[0019] 当根据每组故障监测单元采集到的数据判断出存在一台冷水机发生故障时，PLC可编程控制器的多路控制信号输出端输出相应数字编码串；所述相应数字编码串用于使该台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组断开、使其他两台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组接通，并使该台冷水机和相邻一台冷水机之间的第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组接通、使其他第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组断开，同时使所有第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组均接通；
[0020] 当根据每组故障监测单元采集到的数据判断出存在两台冷水机发生故障时，PLC可编程控制器的多路控制信号输出端输出相应数字编码串；所述相应数字编码串用于使该两台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组断开、使另外一台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组接通，并使所有第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组均断开，同时使该两台冷水机相应第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组断开、使另外一台冷水机相应第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组接通。
[0021] 可选地，所述方法还包括：
[0022] 当根据每组故障监测单元采集到的数据判断出三台冷水机均正常时，PLC可编程控制器的多路控制信号输出端输出相应数字编码串；所述相应数字编码串用于使三台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组均接通，并使所有第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组均断开，同时使所有第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组均接通。
[0023] 进一步可选地，所述方法还包括：
[0024] 当根据每组故障监测单元采集到的数据判断出三台冷水机均发生故障时，PLC可编程控制器的多路控制信号输出端输出相应数字编码串；所述相应数字编码串用于使三台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组均断开，并使所有第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组均断开，同时使所有第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组均断开。
[0025] 可选地，所述数字编码串采用二进制，0代表继电器组断开，1代表继电器组接通。
[0026] 第三方面，一种PLC可编程控制器，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面中任一项所述方法的步骤。
[0027] 相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：
[0028] 本申请提供了一种烧结炉水循环切换系统的新的硬件架构，通过在彼此相邻的两台冷水机的两路进水管道和两路回水管道之间增加第一管道组，将彼此相邻的两台冷水机的两路进水管道连接起来，同时将彼此相邻的两台冷水机的两路回水管道连接起来，从而该烧结炉水循环切换系统中任意单台冷水机发生故障的时候，可以利用相邻冷水机作为故障冷水机的备用系统，利用相邻冷水机为故障冷水机的相应烧结炉提供冷却水循环，不必切换为自来水直排，能够减少自来水消耗，避免水资源浪费，同时在发生故障的时候不仅能保证生产，又能使设备维护在不停机情况下抢修处理异常。
[0029] 本申请所提供的烧结炉水循环切换系统采用UPS不间断电源，在外部电源正常工作时，利用外部电源为各路连接电路供电，当外部电源异常(如工厂电源频闪、突然断电等)时，能够切换为UPS内部模块给整个系统供电，能够防止系统供电频闪致使各外围电磁阀、流量信号误动作，保证系统稳定运行。
[0030] 另外，本申请所提供的烧结炉水循环切换系统在冷水机的进水口/回水口以及第一管道组上选用常闭电磁阀，而在第二管道组上选用常开电磁阀，由于常开电磁阀在外部电源断电时能够自动打开，这样即使外部供电系统突然断电，而UPS不间断电源也故障，也依然可以通过自来水为各个烧结炉提供冷却水循环，保障烧结炉安全运行。附图说明
[0031] 图1为本申请一个实施例提供的一种烧结炉水循环切换系统的管路布局图；
[0032] 图2为本申请一个实施例提供的一种烧结炉水循环切换系统的电路连接关系示意图；
[0033] 图3为本申请一个实施例提供的一种烧结炉水循环切换系统的完整电路连接关系示意图；
[0034] 图4为本申请一个实施例提供的一种烧结炉水循环切换系统的另一种完整电路连接关系示意图；
[0035] 图5为本申请一个实施例中4‑20Ma电流信号对应数字量关系图；
[0036] 图6为本申请一个实施例中数字量对应温度关系图；
[0037] 图7为本申请一个实施例提供的一种烧结炉水循环切换系统的工作方法的流程示意图；
[0038] 图8为本申请一个实施例提供的一种计算机设备的内部结构图。
[0039] 附图标记说明：
[0040] 1、烧结炉；2、故障监测单元；201、水流量传感器；202、水温传感器；3、冷水机；4、常闭电磁阀组；5、进水管道；6、回水管道；7、常开电磁阀组；8、UPS不间断电源；9、外部电源；10、PLC可编程控制器；11、继电器组；12、第一管道；13、第二管道；14、光电耦合单元；15、IO信号接口；16、模数转换单元；17、控制面板；18、人机交互组件。

具体实施方式

[0041] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0042] 在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。
[0043] 在一个实施例中，提供了一种烧结炉水循环切换系统，如图1和图2所示，该烧结炉水循环切换系统包括：
[0044] 多台烧结炉1，每台烧结炉1的回水口均设置有一组故障监测单元2；
[0045] 多台冷水机3，与多台烧结炉1一一对应；每台冷水机3的进水口和回水口设置有一组常闭电磁阀组4；每台冷水机3的进水口经过进水管道5与相应烧结炉1的进水口连接，每台冷水机3的回水口经过回水管道6与相应烧结炉1的回水口连接；
[0046] 每台冷水机3的进水管道5和回水管道6经过至少一组第一管道组分别与相邻冷水机3的进水管道5和回水管道6连接，每组第一管道组上设置有一组常闭电磁阀组4；每台冷水机3的进水管道5和回水管道6还经过一组第二管道组分别与一路自来水进水口和一路自来水回水口连接，每组第二管道组上设置有一组常开电磁阀组7；
[0047] UPS不间断电源8，UPS不间断电源8与外部电源9连接；
[0048] PLC可编程控制器10，每组故障监测单元2的数据输出端与PLC可编程控制器10的一路数据输入端电性连接；PLC可编程控制器10的多路控制信号输出端与多组继电器组11的多路控制信号输入端电性连接；每组常闭电磁阀组4和常开电磁阀组7均与一组继电器组11电性连接；PLC可编程控制器10、每组故障监测单元2和每组继电器组11均与UPS不间断电源8电性连接。
[0049] 也就是说，每组第一管道组包括两根第一管道12，每台冷水机3的进水管道5经过一根第一管道与相邻冷水机3的进水管道5连接，每台冷水机3的回水管道6经过一根第一管道12与相邻冷水机3的回水管道6连接；换句话说，彼此相邻的两台冷水机3的两路进水管道5通过第一管道12连接，彼此相邻的两台冷水机3的两路回水管道6通过第一管道12连接。
[0050] 每组第二管道组包括两根第二管道13，每台冷水机3的进水管道5经过一根第二管道13与一路自来水进水口连接，每台冷水机3的回水管道6经过一根第二管道13与一路自来水回水口连接。
[0051] 由图1可知，每组常闭电磁阀组4均包括两个常闭电磁阀，两个常闭电磁阀分别位于冷水机3的进水口和回水口，或者分别位于一组第一管道组中的两根第一管道12上。每组常开电磁阀组7均包括两个常开电磁阀，两个常开电磁阀分别位于一组第二管道组中的两根第二管道13上。
[0052] 进一步地，如图3所示，每组故障监测单元2包括水流量传感器201和水温传感器202，每个水流量传感器201和水温传感器202均与UPS不间断电源8电性连接。
[0053] 优选地，该烧结炉水循环切换系统还包括光电耦合单元14、多个IO信号接口15和模数转换单元16；每个水流量传感器201的数据输出端经过一个IO信号接口15和光电耦合单元14与PLC可编程控制器10的一路数据输入端电性连接；每个水温传感器202的数据输出端经过模数转换单元16的一路转换通道与PLC可编程控制器10的一路数据输入端电性连接；光电耦合单元14、每个IO信号接口15和模数转换单元16均与UPS不间断电源8电性连接。
[0054] 另外，该烧结炉水循环切换系统还包括控制面板17，控制面板17的控制信号输出端经过光电耦合单元14与PLC可编程控制器10的控制信号输入端电性连接，控制面板17与UPS不间断电源8电性连接。
[0055] 进一步地，该烧结炉水循环切换系统还包括人机交互组件(HMI)18，人机交互组件18通过以太网接口与PLC可编程控制器10双向通信连接，人机交互组件18与UPS不间断电源
8电性连接。
[0056] 进一步地，如图1所示，该烧结炉水循环切换系统中的烧结炉1和冷水机3均具有3台。
[0057] 具体来说，该陶瓷烧结炉水循环切换系统包括1、2、3号冷水机和1、2、3号烧结炉。其中1号冷水机进水口与回水口配备一组常闭Y0阀组(YV1\YV2)，2号冷水机进水口与回水口配备一组常闭Y1阀组(YV3\YV4)，3号冷水机进水口与回水口配备一组常闭Y2阀组(YV5\YV6)。1号冷水机进水管道与2号冷水机进水管道、1号冷水机回水管道与2号冷水机回水管道通过一组常闭Y3阀组(YV7\YV8)相连接；2号冷水机进水管道与3号冷水机进水管道、2号冷水机回水管道与3号冷水机回水管道通过一组常闭Y4阀组(YV9\YV10)相连接。
[0058] 烧结炉1号回水入口配备‑S1(流量计、水温计)，烧结炉2号回水入口配备‑S2(流量计、水温计)，烧结炉3号回水入口配备‑S3(流量计、水温计)。烧结炉1号的进水口和回水口通过常开Y5阀组(YV11\YV12)分别与自来水进水口和自来水回水口相连接，烧结炉2号的进水口和回水口通过常开Y6阀组(YV13\YV14)分别与自来水进水口和自来水回水口相连接，烧结炉3号的进水口和回水口通过常开Y7阀组(YV15\YV16)分别与自来水进水口和自来水回水口相连接。
[0059] 其中，(YV1\YV2\YV3\YV4\YV5\YV6\YV7\YV8\YV9\YV10)为常闭型阀组，指线圈没通电情况下水路是断开状态；(YV11\YV12\YV13\YV14\YV15\YV16)为常开型阀组，指线圈没通电情况下水路是接通状态。‑S1是用来实时监测烧结炉1号的回水流量与温度状态；‑S2是用来实时监测烧结炉2号的回水流量与温度状态；‑S3是用来实时监测烧结炉3号的回水流量与温度状态。
[0060] 也就是说，该陶瓷烧结炉水循环切换系统中的常闭电磁阀组4总共设置有5组，常开电磁阀组7总共设置有3组。相应地，继电器组11总共设置有8组(0‑7)；由于每组继电器组11一端与UPS不间断电源8连接，另一端与一组常闭电磁阀组4或常开电磁阀组7连接，通过控制每组继电器组11的状态为断开或接通，能够控制是否通过UPS不间断电源8为相应常闭电磁阀组4或常开电磁阀组7进行供电，进而能够控制相应常闭电磁阀组4或常开电磁阀组7所在水路是接通还是断开。
[0061] 本申请实施例在陶瓷烧结炉水循环切换管路中嵌入常开、常闭阀组，基于本申请所提供的硬件架构，根据(‑S1\‑S2\‑S3)水流量与水温监测传感器信号，通过PLC可编程逻辑控制器能够控制嵌入继电器组(0‑7)来对8组常开型和常闭型电磁阀组进行通断，进而实现对整个陶瓷烧结炉水循环自动切换系统的工作方式进行控制。
[0062] 换种说法，如图4所示，该烧结炉水循环切换系统包括外部电源9、UPS不间断电源8、HMI(即人机交互组件18)、面板信号接口(即控制面板17)、光电耦合单元14、IO信号接口
15、A\D模数转换模块(即模数转换单元16)、‑S1\‑S2\‑S3\流量和温度计、PLC可编程控制器
10、继电器组0‑7、外部所有常开常闭电磁阀组及PLC所连接的所有外围电路：
[0063] 外部电源9给UPS不间断电源8供电，UPS不间断电源8为面板信号接口、HMI、光电耦合单元14、IO信号接口15、A/D模数转换模块、‑S1\‑S2\‑S3\流量和温度传感器、PLC可编程控制器10、继电器组0‑7、外部所有常开常闭电磁阀组及PLC所连接的所有外围电路提供电源。
[0064] PLC可编程控制器10输入信号INPUT通过光电耦合单元14分别连接面板信号接口、IO信号接口15；其中PLC可编程控制器10输入信号包括面板信号接口所产生的启动信号、断电信号、急停信号和复位信号，包括IO信号接口15所产生的S1水流量信号、S2水流量信号和S3水流量信号，还包括通过A\D模数转换模块连接的‑S1、‑S2、‑S3输出的模拟量4‑20MA电流信号。PLC可编程控制器10输出信号OUTPUT通过控制与常开电磁阀组7和常闭电磁阀组4连接的继电器组0‑7，从而控制各路常开电磁阀组7与常闭电磁阀组4的通断。模拟量信号为连续不断变化的物理量。
[0065] UPS不间断电源8，通过外部电源9为整个系统供电，其输入为220V交流电源，输出为两路电源；其一路为220V交流电源，另一路24V直流电源。一路220V交流电源为PLC可编程控制器10供电，另一路24V直流电源为除PLC可编程控制器10外的所有连接电路供电。UPS不间断电源8在外部电源9正常工作时，利用外部电源9为各路连接电路供电，当外部电源9异常(如工厂电源频闪、突然断电等)时，切换为UPS内部模块给整个系统供电，这样形成第一道防护，防止系统供电频闪致使各外围电磁阀、流量信号误动作，保证系统稳定运行。
[0066] HMI人机交互，通过以太网接口与PLC进行数据交互，可动态实时监控设备水流及水温状态，动态显示管道水流方向；还能够实时记录故障时间，故障点追踪，实现人机交互。
[0067] 光电耦合单元14，用来采集面板接口信号及IO接口信号，通过光电耦合单元14内部电路使被隔离的两部分电路之间没有电的直接连接，可有效防止因电的连接而引起的噪声、干扰及误动作，从而实现信号隔离，以保证信号的稳定性和准确性。面板信号包括启动信号、断电信号、急停信号、复位信号，通过光电耦合单元14处理后的信号传输给PLC可编程控制器10。IO接口信号包括‑S1\‑S2\‑S3水流量传感器201采集到的3个通道水流量开关量信号，通过光电耦合单元14处理后的压力信号传输给PLC可编程控制器10。
[0068] A\D模数转换模块，通过‑S1\‑S2\‑S3水温传感器202实时采集到的3个通道水温模拟量信号，经A\D模数转换模块将4‑20MA电流信号转为4000‑20000数字量信号传输给PLC可编程控制器10。4‑20MA电流信号对应数字量的关系式为Y＝K*X+b，4‑20Ma电流信号对应数字量关系图可参见图5，数字量对应温度关系图可参见图6。
[0069] 如图5所示，已知‑S1\‑S2\‑S3水温传感器202实时采集到的各个通道水温模拟量信号为4‑20MA，对应A\D模数转换模块将4‑20MA电流信号转为4000‑20000数字量信号传输给PLC可编程控制器10，通过以下公式得出4‑20MA电流对应数字量关系：
[0070] 设y＝k*x+b
[0071] 得K＝1000，b＝0
[0072] 例：若‑S1通道输出电流信号为20MA，A\D模数转换模块接收到的为20MA，将20MA带入公式，得出A\D模数转换模块输出给PLC的数字量为20000；若‑S1通道输出电流信号为10MA，A\D模数转换模块接收到的为10MA，将10Ma带入公式，得出A\D模数转换模块输出给PLC的数字量为10000；y＝k*x+b。
[0073] 如图6所示，已知各个通道A\D模数转换模块输出的数字量上限为20000，数字量下限位4000，对应PLC可编程控制器10输出的工程量上限温度100，工程量下限温度0，通过以下公式得出数字量对应工程量关系：
[0074]
[0075] 其中工程量当前值：当前实际温度
[0076] 数字量当前值：A\D模数转换模块输出给PLC的当前数字量
[0077] 例如：若数字量当前值为20000，将各参数带入公式，得出工程量当前值为100摄氏度；若数字量当前值为4000，将各参数带入公式，得出工程量当前值为0摄氏度。
[0078] 基于本申请所提供的硬件架构，作为可选的一种实施方式，在一个实施例中，提供了一种烧结炉水循环切换系统的工作方法，应用于上述提供的烧结炉水循环切换系统，该烧结炉水循环切换系统中的烧结炉和冷水机均具有3台；如图7所示，该方法包括：
[0079] S1，PLC可编程控制器实时获取每组故障监测单元采集到的数据，根据每组故障监测单元采集到的数据判断是否有冷水机发生故障；
[0080] S2，当根据每组故障监测单元采集到的数据判断出存在一台冷水机发生故障时，PLC可编程控制器的多路控制信号输出端输出相应数字编码串；该相应数字编码串用于使该台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组断开、使其他两台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组接通，并使该台冷水机和相邻一台冷水机之间的第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组接通、使其他第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组断开，同时使所有第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组均接通；
[0081] S3，当根据每组故障监测单元采集到的数据判断出存在两台冷水机发生故障时，PLC可编程控制器的多路控制信号输出端输出相应数字编码串；该相应数字编码串用于使该两台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组断开、使另外一台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组接通，并使所有第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组均断开，同时使该两台冷水机相应第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组断开、使另外一台冷水机相应第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组接通。
[0082] 进一步地，该方法还包括：
[0083] S4，当根据每组故障监测单元采集到的数据判断出三台冷水机均正常时，PLC可编程控制器的多路控制信号输出端输出相应数字编码串；该相应数字编码串用于使三台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组均接通，并使所有第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组均断开，同时使所有第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组均接通。
[0084] 进一步地，该方法还包括：
[0085] S5，当根据每组故障监测单元采集到的数据判断出三台冷水机均发生故障时，PLC可编程控制器的多路控制信号输出端输出相应数字编码串；该相应数字编码串用于使三台冷水机的进水口和回水口的常闭电磁阀组连接的继电器组均断开，并使所有第一管道组上的常闭电磁阀组连接的继电器组均断开，同时使所有第二管道组上的常开电磁阀组连接的继电器组均断开。
[0086] 进一步地，数字编码串均采用二进制，0代表继电器组断开，1代表继电器组接通。
[0087] 具体来说，第二道防护有三种情况：
[0088] (1)第一种情况：1号冷水机故障
[0089] 当‑S1水流量开关量信号为ON，或1通道实际水温值超出设定值，这两个信号任意一个信号接通，则经光电耦合单元处理后的信号传输给PLC可编程控制器，或经由PLC计算出的1通道实际值大于1通道水温设定值，表示1号冷水机故障。此时PLC输出K238十进制数给OUTPUT口。K238十进制数转换成二进制数是11101110，其中11101110从右侧向左数，最右侧Bit位为Bit0位，以此类推一直到最左侧最高位Bit7位，Bit0位对应0号继电器，Bit1位对应1号继电器，Bit2位对应2号继电器，Bit3位对应3号继电器，Bit4位对应4号继电器，Bit5位对应5号继电器，Bit6位对应6号继电器，Bit7位对应7号继电器。
[0090] 其中11101110每个Bit位为0代表断开，为1代表接通；控制对应继电器组0‑7也是11101110，继电器组0‑7对应外部常闭Y0阀组、常闭Y1阀组、常闭Y2阀组、常闭Y3阀组、常闭Y4阀组、常开Y5阀组、常开Y6阀组、常开Y7阀组，共计8个阀组；等同于常闭Y0阀组失电，常闭Y1阀组得电，常闭Y2阀组得电，常闭Y3阀组得电，常闭Y4阀组失电，常开Y5阀组、常开Y6阀组、常开Y7阀组得电，等同于2号冷水机做了1号冷水机的备用系统，即保证生产，又能给予设备维护在不停机情况下抢修处理异常。
[0091] (2)第二种情况：2号冷水机故障
[0092] 当‑S2水流量开关量信号为ON，或2通道实际水温值超出设定值，这两个信号任意一个信号接通，则经光电耦合单元处理后的信号传输给PLC可编程控制器，或经由PLC计算出的2通道实际值大于2通道水温设定值，表示2号冷水机故障。此时PLC输出K237十进制数给OUTPUT口，K237十进制数转换成2进制数是11101101。
[0093] 其中11101101每个Bit位为0代表断开，为1代表接通；控制对应继电器组0‑7也是11101101，继电器组0‑7对应外部常闭Y0阀组、常闭Y1阀组、常闭Y2阀组、常闭Y3阀组、常闭Y4阀组、常开Y5阀组、常开Y6阀组、常开Y7阀组，共计8个阀组；等同于常闭Y0阀组得电，常闭Y1阀组失电，常闭Y2阀组得电，常闭Y3阀组得电，常闭Y4阀组失电，常开Y5阀组、常开Y6阀组、常开Y7阀组得电，等同于1号冷水机做了2号冷水机的备用系统。
[0094] (3)第三种情况：3号冷水机故障
[0095] 当‑S3水流量开关量信号为ON，或3通道实际水温值超出设定值，这两个信号任意一个信号接通，则经光电耦合单元处理后的信号传输给PLC可编程控制器，或经由PLC计算出的3通道实际值大于3通道水温设定值，表示3号冷水机故障。此时PLC输出K243十进制数给OUTPUT口，K237十进制数转换成2进制数是11110011。
[0096] 其中11110011每个Bit位为0代表断开，为1代表接通；控制对应继电器组0‑7也是11110011，继电器组0‑7对应外部常闭Y0阀组、常闭Y1阀组、常闭Y2阀组、常闭Y3阀组、常闭Y4阀组、常开Y5阀组、常开Y6阀组、常开Y7阀组，共计8个阀组；等同于常闭Y0阀组得电，常闭Y1阀组得电，常闭Y2阀组失电，常闭Y3阀组失电，常闭Y4阀组得电，(常开Y5阀组、常开Y6阀组、常开Y7阀组得电)，等同于2号冷水机做了3号冷水机的备用系统。
[0097] 同理，第三道防护有四种情况：
[0098] (1)第一种情况：1号、2号冷水机同时故障
[0099] 当‑S1水流量开关量信号为ON，或1通道实际水温值超出设定值，这两个信号任意一个信号接通，同时‑S2水流量开关量信号为ON，或2通道实际水温值超出设定值，这两个信号任意一个信号接通，表示1号、2号冷水机同时故障。此时PLC输出K132十进制数给OUTPUT口，K132十进制数转换成2进制数是10000100。
[0100] 其中10000100每个Bit位为0代表断开，为1代表接通；控制对应继电器组0‑7也是10000100，继电器组0‑7对应外部常闭Y0阀组、常闭Y1阀组、常闭Y2阀组、常闭Y3阀组、常闭Y4阀组、常开Y5阀组、常开Y6阀组、常开Y7阀组，共计8个阀组；等同于常闭Y0阀组失电，常闭Y1阀组失电，常闭Y2阀组得电，常闭Y3阀组失电，常闭Y4阀组失电，常开Y5阀组、常开Y6阀组失电、常开Y7阀组得电，等同于1号、2号烧结炉启用了自来水。
[0101] (2)第二种情况：2号、3号冷水机同时故障
[0102] 当‑S2水流量开关量信号为ON，或2通道实际水温值超出设定值，这两个信号任意一个信号接通，同时‑S3水流量开关量信号为ON，或3通道实际水温值超出设定值，这两个信号任意一个信号接通，表示2号、3号冷水机同时故障。此时PLC输出K33十进制数给OUTPUT口，K33十进制数转换成2进制数是00100001。
[0103] 其中00100001每个Bit位为0代表断开，为1代表接通；控制对应继电器组0‑7也是00100001，继电器组0‑7对应外部常闭Y0阀组、常闭Y1阀组、常闭Y2阀组、常闭Y3阀组、常闭Y4阀组、常开Y5阀组、常开Y6阀组、常开Y7阀组，共计8个阀组；等同于常闭Y0阀组得电，常闭Y1阀组失电，常闭Y2阀组失电，常闭Y3阀组失电，常闭Y4阀组失电，常开Y5阀组得电、常开Y6阀组失电、常开Y7阀组失电，等同于2号、3号烧结炉启用了自来水。
[0104] (3)第三种情况：1号、3号冷水机同时故障
[0105] 当‑S1水流量开关量信号为ON，或1通道实际水温值超出设定值，这两个信号任意一个信号接通，同时‑S3水流量开关量信号为ON，或3通道实际水温值超出设定值，这两个信号任意一个信号接通，表示1号、3号冷水机同时故障。此时PLC输出K66十进制数给OUTPUT口，K66十进制数转换成2进制数是01000010。
[0106] 其中01000010每个Bit位为0代表断开，为1代表接通；控制对应继电器组0‑7也是01000010，继电器组0‑7对应外部常闭Y0阀组、常闭Y1阀组、常闭Y2阀组、常闭Y3阀组、常闭Y4阀组、常开Y5阀组、常开Y6阀组、常开Y7阀组，共计8个阀组；等同于常闭Y0阀组失电，常闭Y1阀组得电，常闭Y2阀组失电，常闭Y3阀组失电，常闭Y4阀组失电，常开Y5阀组失电、常开Y6阀组得电、常开Y7阀组失电，等同于1号、3号烧结炉启用了自来水。
[0107] (4)第四种情况：1号、2号、3号冷水机全部正常
[0108] 当系统未检测到任何异常情况，则PLC输出K231十进制数给OUTPUT口，K231十进制数转换成2进制数是11100111，其中11100111每个Bit位为0代表断开，为1代表接通；控制对应继电器组0‑7也是11100111，继电器组0‑7对应外部常闭Y0阀组、常闭Y1阀组、常闭Y2阀组、常闭Y3阀组、常闭Y4阀组、常开Y5阀组、常开Y6阀组、常开Y7阀组，共计8个阀组；等同于常闭Y0阀组得电，常闭Y1阀组得电，常闭Y2阀组得电，常闭Y3阀组失电，常闭Y4阀组失电，常开Y5阀组得电、常开Y6阀组得电、常开Y7阀组得电，等同于各自循环自供应。
[0109] 具体来说，本申请实施例所提供的第四道防护为：
[0110] 如果供电系统突然断电，而此时所依靠的UPS不间断电源也故障，在选型时将YV1\YV2\YV3\YV4\YV5\YV6\YV7\YV8\YV9\YV10这6组电磁阀选择为常闭型(常闭型是指外部电源断电，电磁阀自动关闭，这是其特性)，将YV11\YV12\YV13\YV14\YV15\YV16这3组电磁阀选择为常开型(常开型是指外部电源断电，电磁阀自动打开，这是其特性)，这就形成了第4道防护。
[0111] 基于本申请所提供的烧结炉水循环切换系统的硬件架构，针对每种故障能够及时响应预判，每种故障对应唯一的数字编码，这样即使工业现场多么复杂的控制逻辑都不会错乱，尤其是这种连续工作不能停机，一旦停机经济损失较大系统，通过将每种状态以数字形式输出给控制对象策略，形成四道防护，使三台烧结炉与三台冷水机联动，并统一集中控制形成互补，提高设备自动化，现已成功应用于MLCC烧结设备中。
[0112] 传统水处理控制系统主要采用继电器(中间继电器、时间继电器、接触器等)组合控制方式，可达到控制目的，但缺点是构造复杂、硬件互锁信号接线多、不易集成、可靠性差、占用空间大、一旦定性无法更改控制方式。并且无可视化动态监控系统，功能应用面较窄，不可灵活扩展。
[0113] 水流检测无双重保护互换系统，当冷水机故障断水后，由于炉体温度较高(达到1300摄氏度且每烧结一炉产品需要约20个小时左右周期)，由于内外温差较大，致使烧结炉升温过程中，炉体内部管件开裂，致使产品报废风险极高，面临特别巨大经济损失，设备安全运行可靠性条件较差。
[0114] 本申请实施例提供了一种结构简单、逻辑性强、扩展性强、适用性强、节约空间、易于维护且高可靠性陶瓷烧结炉水循环自动切换系统，并实现以下目标：
[0115] (1)三台烧结炉与三台冷水机联动，并统一集中控制形成互补，提高设备自动化；
[0116] (2)开发HMI动态监控系统，可动态实时监控设备水流及水温状态，动态显示管道水流方向；实时记录故障时间，故障点追踪；实现人机交互；
[0117] (3)增加PLC控制器，开发1套主程序及7套子程序，该8套程序灵活多变，逻辑可编程、可随意扩展，取代传统继电控制不可编程状态；形成四道防护，确保产品工艺稳定性及设备安全稳定运行，杜绝报废产品。
[0118] 本申请提供了一种烧结炉水循环切换系统的新的硬件架构，通过在彼此相邻的两台冷水机的两路进水管道和两路回水管道之间增加第一管道组，将彼此相邻的两台冷水机的两路进水管道连接起来，将彼此相邻的两台冷水机的两路回水管道连接起来，从而该烧结炉水循环切换系统中任意单台冷水机发生故障的时候，可以利用相邻冷水机作为故障冷水机的备用系统，利用相邻冷水机为故障冷水机的相应烧结炉提供冷却水循环，不必切换为自来水直排，能够减少自来水消耗，避免水资源浪费，同时在发生故障的时候不仅能保证生产，又能使设备维护在不停机情况下抢修处理异常。
[0119] 本申请所提供的烧结炉水循环切换系统采用UPS不间断电源，在外部电源正常工作时，利用外部电源为各路连接电路供电，当外部电源异常(如工厂电源频闪、突然断电等)时，能够切换为UPS内部模块给整个系统供电，能够防止系统供电频闪致使各外围电磁阀、流量信号误动作，保证系统稳定运行。
[0120] 本申请所提供的烧结炉水循环切换系统在冷水机的进水口/回水口以及第一管道组上选用常闭电磁阀，而在第二管道组上选用常开电磁阀，由于常开电磁阀在外部电源断电时能够自动打开，这样即使外部供电系统突然断电，而UPS不间断电源也故障，也依然可以通过自来水为各个烧结炉提供冷却水循环，保障烧结炉安全运行。
[0121] 另外，本申请所提供的烧结炉水循环切换系统摒弃了多种继电器组合的控制方式，采用继电器、电磁阀和PLC控制器组合的方式，使得整个系统逻辑可编程、可随意扩展，取代传统继电控制不可编程状态，还能够减少接线、节约空间。
[0122] 应该理解的是，虽然图7的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图7中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0123] 在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是PLC可编程控制器，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力，通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机设备通过加载运行计算机程序以实现上述一种烧结炉水循环切换系统的工作方法。
[0124] 本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0125] 在一个实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，涉及上述实施例方法中的全部或部分流程。
[0126] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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