專利名稱：流體加熱溫度精確控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用流體加熱方式對溫度進(jìn)行精確控制的裝置。
背景技術(shù)：
名詞解釋PID為比例-積分-微分控制器。
溫度是工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重要參數(shù)之一，具有非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變、時(shí)滯等特性。目前，采用流體加熱來控制溫度的方式主要有兩種一種方式是利用智能溫控表輸出4-20mA電流信號(hào)來控制調(diào)節(jié)閥的開度，此方式在流體壓力恒定的情況下，有較高的精度，但電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門成本較高，對使用環(huán)境要求較高，若周邊環(huán)境有腐蝕性物質(zhì)，易出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥銹蝕卡死，導(dǎo)致溫度失控。在工業(yè)控制中，許多控制過程機(jī)理復(fù)雜，滯后大，控制對象具有時(shí)變等特點(diǎn)，采用常規(guī)的PID控制，難以適應(yīng)參數(shù)變化及干擾因素的影響，易出現(xiàn)超調(diào)，雖然國外引進(jìn)儀表具有自整定功能，但自整定時(shí)間長，長的要幾個(gè)小時(shí)，短的也常須半個(gè)小時(shí)，不能應(yīng)對突發(fā)的控制對象變化。另一種方式是利用智能溫控表輸出開關(guān)信號(hào)來控制電磁閥，該方式具體講又可分兩種情況一是采用位式控制此方式優(yōu)點(diǎn)是可以保證流體壓力在較長一段時(shí)間內(nèi)不足時(shí)，溫度不會(huì)一直往下跌；缺點(diǎn)是當(dāng)流體壓力不穩(wěn)定時(shí)，余溫可能上升得很高，故精度也不高；二是采用PID控制此方式最大的優(yōu)點(diǎn)是精度可以達(dá)到很高；但缺點(diǎn)是，首先其動(dòng)作太頻繁，電磁閥壽命短；其次，當(dāng)流體壓力在較長一段時(shí)間內(nèi)不足時(shí)，溫度會(huì)一直往下跌；再次，由于智能溫控表不能調(diào)節(jié)一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間，而采用縮短周期的辦法，電磁閥無法承受?，F(xiàn)在的智能溫控表一般只提供兩種控制模式PID控制模式、位式控制模式。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本實(shí)用新型提供一種流體加熱溫度精確控制裝置。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是流體加熱溫度精確控制裝置，包括智能溫控表、溫度傳感器、控制器和流體控制裝置如電磁閥、調(diào)節(jié)閥，其特征是所述控制器對溫度進(jìn)行分段控制，溫度在工作點(diǎn)附近施行PID控制模式，溫度遠(yuǎn)離工作點(diǎn)則控制器或智能表發(fā)出命令，切換至位式控制模式，偏離工作點(diǎn)的上下限根據(jù)需要預(yù)先設(shè)置。
為實(shí)現(xiàn)控制器的切換功能本實(shí)用新型提供了一種控制器，所述控制器為控制電路，該控制電路包括固態(tài)繼電器、三極管、繼電器開關(guān)電路，其中三極管的基極與智能溫控表的輸出端相連，三極管的集電極串聯(lián)固態(tài)繼電器后并聯(lián)兩路繼電器開關(guān)電路K1、K2，然后與智能溫控表報(bào)警觸點(diǎn)開關(guān)串聯(lián)，固態(tài)繼電器控制電磁閥。
所述控制電路還可包括可調(diào)時(shí)基電路，該可調(diào)時(shí)基電路由555芯片和阻容元件組成，所述555芯片的置位控制端與智能溫控表的輸出端相相連，555芯片的輸出端再與三極管的基極相連。通過可調(diào)時(shí)基電路，達(dá)到延時(shí)功能，延長電磁閥使用壽命。所述繼電器開關(guān)電路K1與報(bào)警觸點(diǎn)開關(guān)AL1串聯(lián)，繼電器開關(guān)電路K2與報(bào)警觸點(diǎn)開關(guān)AL2串聯(lián)。
所述智能溫控表第三個(gè)報(bào)警端口AL3與報(bào)警裝置相連接?？稍谥悄軠乜乇碓O(shè)定報(bào)警溫度上、下限，當(dāng)溫度超出設(shè)定的范圍時(shí)，及時(shí)報(bào)警，讓工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常，以便采取措施，及時(shí)消除異?，F(xiàn)象。
本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型充分利用PID有很高精度的優(yōu)越性，加上控制電路，當(dāng)遇流體壓力在較長一段時(shí)間內(nèi)不足時(shí)，可能導(dǎo)致溫度下跌，當(dāng)溫度下跌到離工作點(diǎn)較遠(yuǎn)，偏離工作點(diǎn)的值可在智能溫控表內(nèi)設(shè)置，此時(shí)控制電路就會(huì)屏蔽內(nèi)部PID輸出，而由外部強(qiáng)制輸出，待溫度上升到離設(shè)定值附近，屏蔽解除，進(jìn)行PID控制；若意外情況造成溫度上升超過工作點(diǎn)設(shè)定值時(shí)，其外部將會(huì)強(qiáng)制關(guān)斷輸出。其次通過利用可調(diào)時(shí)基電路的延時(shí)功能，調(diào)節(jié)電磁閥打開時(shí)間，可減少電磁閥開關(guān)頻率，延長電磁閥壽命。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型所述流體加熱溫度精確控制原理框圖；圖2是本實(shí)用新型所述控制電路及與智能溫控表的電路連接圖；圖3是本實(shí)用新型所述含可調(diào)時(shí)基電路的控制電路及與智能溫控表的電路連接圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述實(shí)施例1參見圖1，圖1表達(dá)的是本實(shí)用新型所述流體加熱溫度精確控制原理框圖，溫度傳感器信號(hào)輸送至智能溫控表，智能溫控表一方面將信號(hào)輸至控制器，另一方面該智能溫控表受到控制器的控制，控制器將控制信號(hào)輸送至流體控制裝置，從而達(dá)到本實(shí)用新型的目的。
流體加熱溫度精確控制裝置，包括智能溫控表OMRON的E5AZ、電磁閥、溫度傳感器和控制電路，如圖2所示，控制電路包括固態(tài)繼電器SSR、三極管T、繼電器開關(guān)電路，其中三極管的基極與智能溫控表的OUT1相連，三極管T的集電極串聯(lián)固態(tài)繼電器SSR后并聯(lián)兩路繼電器開關(guān)電路K1、K2，繼電器開關(guān)電路K1與報(bào)警觸點(diǎn)開關(guān)AL1串聯(lián)，繼電器開關(guān)電路K2與報(bào)警觸點(diǎn)開關(guān)AL2串聯(lián)，固態(tài)繼電器控制電磁閥。
實(shí)施例2流體加熱溫度精確控制裝置，在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上增加可調(diào)時(shí)基電路，如圖3所示，可調(diào)時(shí)基電路由555芯片和阻容元件組成，智能溫控表的輸出端與555芯片的置位控制端2腳相連，555芯片的輸出端3腳再與三極管的基極相連，555芯片的復(fù)位控制端4腳和6腳之間接可變電阻Rx、放電端7腳和控制電壓端5腳之間接兩個(gè)電容器C1和C2。智能溫控表輸出端OUT1控制555芯片的控制端2腳，當(dāng)OUT1輸出閉合時(shí)，555芯片的輸出端3腳輸出高電平，固態(tài)繼電器SSR得電輸出，電磁閥得電打開；當(dāng)OUT1輸出斷開時(shí)，555芯片的3腳輸出低電平，固態(tài)繼電器SSR失電關(guān)斷，電磁閥失電關(guān)閉。利用智能溫控表報(bào)警AL1下限值控制K1繼電器，當(dāng)實(shí)際溫度低于設(shè)定值下限時(shí)，K1線圈得電，常開觸點(diǎn)閉合，屏蔽OUT1輸出，打開電磁閥，等到實(shí)際溫度高于下限值時(shí)，AL1自動(dòng)斷開；利用智能溫控表的報(bào)警AL2上限值控制K2繼電器，當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定上限值時(shí)，K2線圈得電，常開觸點(diǎn)閉合，關(guān)斷電磁閥，等到實(shí)際溫度低于設(shè)定上限值時(shí)，AL2自動(dòng)斷開，K2線圈失電，解除對OUT1的屏蔽，進(jìn)入PID控制。智能溫控表的OUT2/報(bào)警3與報(bào)警裝置AL3相連接。
經(jīng)性能檢測，該溫控系統(tǒng)，其控溫精度可達(dá)到±0.3℃以上。同時(shí)還可達(dá)到延長電磁閥壽命和溫度異常報(bào)警的功能。
權(quán)利要求1.流體加熱溫度精確控制裝置，包括智能溫控表、溫度傳感器、控制器和流體控制裝置，其特征是所述控制器為控制電路，該控制電路包括固態(tài)繼電器、三極管、繼電器開關(guān)電路，其中三極管的基極與智能溫控表的輸出端相連，三極管的集電極串聯(lián)固態(tài)繼電器后并聯(lián)兩路繼電器開關(guān)電路K1、K2，然后與智能溫控表報(bào)警觸點(diǎn)開關(guān)串聯(lián)，固態(tài)繼電器控制流體控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體加熱溫度精確控制裝置，其特征是所述控制電路還包括可調(diào)時(shí)基電路，該可調(diào)時(shí)基電路由555芯片和阻容元件組成，智能溫控表的輸出端與555芯片的置位控制端相連，555芯片的輸出端再與三極管的基極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體加熱溫度精確控制裝置，其特征是所述繼電器開關(guān)電路K1與智能溫控表報(bào)警觸點(diǎn)開關(guān)AL1串聯(lián)，繼電器開關(guān)電路K2與智能溫控表報(bào)警觸點(diǎn)開關(guān)AL2串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的流體加熱溫度精確控制裝置，其特征是所述智能溫控表第三個(gè)報(bào)警端口AL3與報(bào)警裝置相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體加熱溫度精確控制裝置，其特征是所述流體控制裝置包括電磁閥和調(diào)節(jié)閥。
專利摘要本實(shí)用新型涉及流體加熱溫度精確控制裝置，包括智能溫控表、溫度傳感器、控制器、流體控制裝置如電磁閥和調(diào)節(jié)閥等，所述控制器對溫度進(jìn)行分段控制，溫度在工作點(diǎn)附近施行PID控制模式，溫度遠(yuǎn)離工作點(diǎn)則控制電路發(fā)出命令，切換至位式控制模式，偏離工作點(diǎn)的上下限預(yù)先設(shè)置。本實(shí)用新型充分利用PID精度高的優(yōu)越性，再加上可調(diào)時(shí)基電路，控溫精度可達(dá)到±0.3℃以上，同時(shí)還可達(dá)到延長電磁閥壽命和溫度異常報(bào)警的功能。
文檔編號(hào)G05D23/19GK2842511SQ20052006767
公開日2006年11月29日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者鐘秋文 申請人:乳源瑤族自治縣東陽光實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司