一種溫度控制系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種溫度控制系統(tǒng)，包括：控制平臺(tái)及至少一組控制加熱裝置，一組控制加熱裝置控制一個(gè)溫度監(jiān)控點(diǎn)，控制平臺(tái)預(yù)先設(shè)定各溫度監(jiān)控點(diǎn)的指定溫度和升溫斜率；控制加熱裝置包括：設(shè)于一密閉空間內(nèi)的加熱裝置和溫度傳感器、與加熱裝置連接的智能電源、與溫度傳感器連接的智能溫控表，智能電源與智能溫控表連接，智能溫控表與控制平臺(tái)連接。本發(fā)明還提供了一種溫度控制方法，預(yù)先向控制平臺(tái)設(shè)定指定溫度和升溫斜率，溫度傳感器將實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度反饋給智能溫控表，智能溫控表根據(jù)升溫斜率計(jì)算實(shí)時(shí)指定溫度值，并將實(shí)時(shí)指定溫度值和實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度進(jìn)行對(duì)較計(jì)算后，向智能電源輸入信號(hào)控制智能電源調(diào)整輸出電流，實(shí)現(xiàn)升溫過(guò)程的精準(zhǔn)控制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種溫度控制系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度控制系統(tǒng)和方法，尤其涉及一種能精確控制升溫過(guò)程的溫度控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的不斷發(fā)展，溫度控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)加工中，例如，MOCVD設(shè)備的反應(yīng)室中就設(shè)置溫度控制系統(tǒng)，MOCVD設(shè)備在生產(chǎn)時(shí)，需要保證反應(yīng)室中的溫度穩(wěn)定，才能保證產(chǎn)品的工藝質(zhì)量。
[0003]目前，市場(chǎng)上的溫度控制系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn):
1、控制部件選用不科學(xué)。通常采用傳統(tǒng)的變壓器加可控硅控制，電源的利用效率低從而能耗大；
2、加熱方式安全性不高。傳統(tǒng)的加熱方式無(wú)法檢測(cè)加熱電壓、功率、打火、短路等狀況，從而不具備異常情況報(bào)警功能，因而對(duì)設(shè)備和人員存在潛在危害；
3、溫度控制過(guò)程不精確。傳統(tǒng)的普通溫控器無(wú)法進(jìn)行斜率升溫，從而無(wú)法精確控制升溫過(guò)程。
[0004]因此，如何設(shè)計(jì)一種節(jié)能、安全、精確控制升溫過(guò)程的溫度控制系統(tǒng)和方法是業(yè)界亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種節(jié)能、安全、精確控制升溫過(guò)程的溫度控制系統(tǒng)和方法。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種溫度控制系統(tǒng)，包括:控制平臺(tái)及至少一組控制加熱裝置，所述一組控制加熱裝置控制一個(gè)溫度監(jiān)控點(diǎn)，所述控制平臺(tái)預(yù)先設(shè)定各溫度監(jiān)控點(diǎn)的指定溫度和升溫斜率；所述控制加熱裝置包括:設(shè)于一密閉空間內(nèi)的加熱裝置和溫度傳感器、與加熱裝置連接的智能電源、與溫度傳感器連接的智能溫控表，所述智能電源與智能溫控表連接，所述智能溫控表與控制平臺(tái)連接；所述溫度傳感器將實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度反饋給智能溫控表，智能溫控表根據(jù)升溫斜率計(jì)算實(shí)時(shí)指定溫度值，并將實(shí)時(shí)指定溫度值和實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度進(jìn)行對(duì)較計(jì)算后，向智能電源輸入信號(hào)控制智能電源調(diào)整輸出電流，從而改變加熱裝置的加熱效率。
[0007]所述智能溫控表采用PID算法計(jì)算對(duì)比實(shí)時(shí)指定溫度和實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度。
[0008]所述智能電源與所述控制平臺(tái)連接，所述控制平臺(tái)實(shí)時(shí)讀取智能溫控表記錄的實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度和智能電源的電氣參數(shù)，當(dāng)讀取的實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度超溫或智能電源報(bào)警時(shí)，所述控制平臺(tái)切斷智能電源。
[0009]所述控制平臺(tái)包括:PLC及與其連接的上位機(jī)，所述上位機(jī)上輸入指定溫度及升溫斜率，由PLC傳送至智能溫控表。
[0010]所述控制平臺(tái)還連接一異常提示裝置。[0011]所述加熱裝置采用加熱片，所述溫度傳感器采用K型熱電偶。
[0012]所述智能溫控表選用具備自動(dòng)演算功能和用戶(hù)可編程功能的YOKOYAWA UT55A型。
[0013]所述各組控制加熱裝置內(nèi)的智能電源采用一個(gè)IGBT智能直流電源，所述IGBT智能直流電源內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)獨(dú)立配電系統(tǒng)，所述各獨(dú)立配電系統(tǒng)分別與各組控制加熱裝置內(nèi)的加熱裝置、智能溫控表連接，所述IGBT智能直流電源采用RS485接口通訊連接。
[0014]本發(fā)明還提供了一種溫度控制方法，包括:
步驟1、向控制平臺(tái)輸入指定溫度以及升溫斜率；
步驟2、溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)其所在位置的實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，并將檢測(cè)到的溫度值反饋給智能溫控表；
步驟3、智能溫控表根據(jù)升溫斜率計(jì)算實(shí)時(shí)指定溫度值，并將實(shí)時(shí)指定溫度值和實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度進(jìn)行對(duì)較計(jì)算后，向智能電源輸入控制信號(hào)；
步驟4、智能電源根據(jù)控制信號(hào)調(diào)整輸出電流，改變加熱裝置的加熱效率。
[0015]其中，所述步驟2還包括:
步驟2.1、控制平臺(tái)實(shí)時(shí)讀取智能溫控表記錄的實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度和智能電源的電氣參數(shù)，當(dāng)控制平臺(tái)讀取到實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度超溫或智能電源報(bào)警時(shí)，控制平臺(tái)切斷智能電源并觸發(fā)異常提示裝置。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1、升溫過(guò)程的精確控制。通過(guò)控制平臺(tái)向智能溫控器內(nèi)輸入指定溫度和升溫斜率后，當(dāng)實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度與實(shí)時(shí)指定溫度偏差變大時(shí)，智能溫控器控制智能電源加大電流輸出，當(dāng)實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度與實(shí)時(shí)指定溫度接近時(shí)，智能溫控器控制智能電源減小電流輸出，在接近指定溫度時(shí)不產(chǎn)生溫度過(guò)沖；
2、反應(yīng)室加熱系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，加熱效率高，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控各種加熱參數(shù)；
3、在加熱系統(tǒng)出現(xiàn)異常或者溫差大時(shí)，能夠有報(bào)警提示，安全性能高。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中:
圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)的原理框圖；
圖3是本發(fā)明的PID算法控制原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，本發(fā)明提出的溫度控制系統(tǒng)，包括:控制平臺(tái)及至少一組控制加熱裝置，一組控制加熱裝置控制一個(gè)溫度監(jiān)控點(diǎn)，控制平臺(tái)預(yù)先設(shè)定各溫度監(jiān)控點(diǎn)的指定溫度和升溫斜率。控制加熱裝置包括:設(shè)于一密閉空間內(nèi)的加熱裝置和溫度傳感器、與加熱裝置連接的智能電源、與溫度傳感器連接的智能溫控表，智能電源與智能溫控表連接，智能溫控表與控制平臺(tái)連接。
[0019]如圖2所示，溫度傳感器將實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度反饋給智能溫控表，智能溫控表根據(jù)升溫斜率計(jì)算實(shí)時(shí)指定溫度值，并將實(shí)時(shí)指定溫度值和實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度進(jìn)行對(duì)較計(jì)算后，向智能電源輸入信號(hào)控制智能電源調(diào)整輸出電流，從而改變加熱裝置的加熱效率，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度與實(shí)時(shí)指定溫度的緊密跟隨，達(dá)到精確控制升溫過(guò)程的目的。[0020]如圖3所示，智能溫控表采用PID算法計(jì)算對(duì)比實(shí)時(shí)指定溫度和實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，將實(shí)時(shí)指定溫度與溫度傳感器反饋的檢測(cè)信號(hào)比較得到偏差e，對(duì)e進(jìn)行PID運(yùn)算處理得到控制量U，通過(guò)u來(lái)控制加熱裝置的加熱時(shí)間，從而控制加熱效率。u即是智能溫控表向智能電源的輸出控制量，智能電源調(diào)整輸出電流，改變加熱裝置的加熱效率。當(dāng)實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度與實(shí)時(shí)指定溫度偏差變大時(shí)，智能溫控器控制智能電源加大電流輸出，當(dāng)實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度與實(shí)時(shí)指定溫度接近時(shí)，智能溫控器控制智能電源減小電流輸出，在接近指定溫度時(shí)不產(chǎn)生溫度過(guò)沖，不僅保證溫度升溫過(guò)程的均勻，也保證了溫度的快速穩(wěn)定。
[0021 ] 本實(shí)施例中，加熱裝置采用加熱片，溫度傳感器采用K型熱電偶。智能溫控表選用具備自動(dòng)演算功能和用戶(hù)可編程功能的YOKOYAWA UT55A型。所有控制加熱裝置內(nèi)的智能電源采用一個(gè)IGBT智能直流電源代替，IGBT智能直流電源內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)獨(dú)立配電系統(tǒng)，各獨(dú)立配電系統(tǒng)分別與各組控制加熱裝置內(nèi)的加熱裝置、智能溫控表連接，IGBT智能直流電源采用RS485接口通訊連接?？蛇x用四川英杰品牌的智能直流電源，其特點(diǎn):保護(hù)及報(bào)警功能齊全，具有過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、冷卻水流量低等保護(hù)報(bào)警功能，輸出電流的大小連續(xù)可調(diào)。
[0022]更優(yōu)的，為了保障加熱系統(tǒng)的安全性，IGBT智能直流電源內(nèi)的獨(dú)立配電系統(tǒng)均與控制平臺(tái)連接，IGBT智能直流電源反饋異常報(bào)警信號(hào)給控制平臺(tái)，控制平臺(tái)接收?qǐng)?bào)警信號(hào)后切斷該組獨(dú)立配電系統(tǒng)，安全性能高?？刂破脚_(tái)還連接一異常提示裝置。其中，控制平臺(tái)包括=PLC及與其連接的上位機(jī)，上位機(jī)上輸入指定溫度及升溫斜率，由PLC傳送至智能溫控表。上位機(jī)、PLC、智能溫控表之間采用數(shù)字量的通訊方式。
[0023]PLC實(shí)時(shí)讀取智能電源的電壓、電流、功率和智能溫控表記錄的實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度等參數(shù)來(lái)監(jiān)控溫度控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，當(dāng)出現(xiàn)超溫或直流電源的異常報(bào)警時(shí)，PLC切斷該智能電源并啟動(dòng)該異常提示裝置，以告知現(xiàn)場(chǎng)操作人員有異常情況發(fā)生，及時(shí)排除異常，保證人員的安全。該異常提示裝置可為設(shè)置在密閉空間外的報(bào)警燈或報(bào)警發(fā)聲器。
[0024]本發(fā)明還提供了一種溫度控制方法，包括:
步驟1、向控制平臺(tái)輸入指定溫度以及升溫斜率；
步驟2、溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)其所在位置的實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，并將檢測(cè)到的溫度值反饋給智能溫控表；
步驟3、智能溫控表根據(jù)升溫斜率計(jì)算實(shí)時(shí)指定溫度值，并將實(shí)時(shí)指定溫度值和實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度進(jìn)行對(duì)較計(jì)算后，向智能電源輸入控制信號(hào)；
步驟4、智能電源根據(jù)控制信號(hào)調(diào)整輸出電流，改變加熱裝置的加熱效率。
[0025]其中，步驟2還包括:步驟2.1、控制平臺(tái)實(shí)時(shí)讀取智能溫控表記錄的實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度和智能電源的電氣參數(shù)，當(dāng)控制平臺(tái)讀取到實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度超溫或智能電源報(bào)警時(shí)，控制平臺(tái)切斷智能電源并觸發(fā)異常提示裝置。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種溫度控制系統(tǒng)，包括:控制平臺(tái)及至少一組控制加熱裝置，所述一組控制加熱裝置控制一個(gè)溫度監(jiān)控點(diǎn)，其特征在于， 所述控制平臺(tái)預(yù)先設(shè)定各溫度監(jiān)控點(diǎn)的指定溫度和升溫斜率； 所述控制加熱裝置包括:設(shè)于一密閉空間內(nèi)的加熱裝置和溫度傳感器、與加熱裝置連接的智能電源、與溫度傳感器連接的智能溫控表，所述智能電源與智能溫控表連接，所述智能溫控表與控制平臺(tái)連接； 所述溫度傳感器將實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度反饋給智能溫控表，智能溫控表根據(jù)升溫斜率計(jì)算實(shí)時(shí)指定溫度值，并將實(shí)時(shí)指定溫度值和實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度進(jìn)行對(duì)較計(jì)算后，向智能電源輸入信號(hào)控制智能電源調(diào)整輸出電流，從而改變加熱裝置的加熱效率。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能溫控表采用PID算法計(jì)算對(duì)比實(shí)時(shí)指定溫度和實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度。
3.如權(quán)利要求2所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能電源與所述控制平臺(tái)連接，所述控制平臺(tái)實(shí)時(shí)讀取智能溫控表記錄的實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度和智能電源的電氣參數(shù)，當(dāng)讀取的實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度超溫或智能電源報(bào)警時(shí)，所述控制平臺(tái)切斷智能電源。
4.如權(quán)利要求3所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制平臺(tái)包括:PLC及與其連接的上位機(jī)，所述上位機(jī)上輸入指定溫度及升溫斜率，由PLC傳送至智能溫控表。
5.如權(quán)利要求1所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制平臺(tái)還連接一異常提示>j-U ρ?α裝直。
6.如權(quán)利要求1所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱裝置采用加熱片，所述溫度傳感器采用K型熱電偶。
7.如權(quán)利要求1所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能溫控表選用具備自動(dòng)演算功能和用戶(hù)可編程功能的YOKOYAWA UT55A型。
8.如權(quán)利要求4所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述各組控制加熱裝置內(nèi)的智能電源采用一個(gè)IGBT智能直流電源，所述IGBT智能直流電源內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)獨(dú)立配電系統(tǒng)，所述各獨(dú)立配電系統(tǒng)分別與各組控制加熱裝置內(nèi)的加熱裝置、智能溫控表連接，所述IGBT智能直流電源采用RS485接口通訊連接。
9.一種溫度控制方法,其特征在于,包括: 步驟1、向控制平臺(tái)輸入指定溫度以及升溫斜率； 步驟2、溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)其所在位置的實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，并將檢測(cè)到的溫度值反饋給智能溫控表； 步驟3、智能溫控表根據(jù)升溫斜率計(jì)算實(shí)時(shí)指定溫度值，并將實(shí)時(shí)指定溫度值和實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度進(jìn)行對(duì)較計(jì)算后，向智能電源輸入控制信號(hào)； 步驟4、智能電源根據(jù)控制信號(hào)調(diào)整輸出電流，改變加熱裝置的加熱效率。
10.如權(quán)利要求9所述的溫度控制方法，其特征在于，所述步驟2還包括: 步驟2.1、控制平臺(tái)實(shí)時(shí)讀取智能溫控表記錄的實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度和智能電源的電氣參數(shù)，當(dāng)控制平臺(tái)讀取到實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度超溫或智能電源報(bào)警時(shí)，控制平臺(tái)切斷智能電源并觸發(fā)異常提示裝置。
【文檔編號(hào)】G05D23/30GK104035461SQ201410311533
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】歐陽(yáng)泉, 朗文科, 羅之華 申請(qǐng)人:深圳市捷佳偉創(chuàng)新能源裝備股份有限公司