一種恒功率輸出控制加熱的多點(diǎn)自動控溫方法
【專利摘要】一種恒功率輸出控制加熱的多點(diǎn)自動控溫方法，其包括以下步驟：設(shè)置多個加熱模塊，所述每個加熱模塊控制多個加熱瓦，所述每個加熱瓦分別通過一通道進(jìn)行供電；電壓傳感器分別檢測出三相輸入電源的輸入電壓，加熱模塊循環(huán)檢測出每路加熱瓦輸出的最大電流，主機(jī)綜合計(jì)算出每個加熱瓦當(dāng)前實(shí)際功率；根據(jù)每個通道的加熱瓦實(shí)際功率，調(diào)整加熱瓦脈寬輸出比例，使加熱瓦實(shí)時加熱功率達(dá)到預(yù)設(shè)值；周期性檢測出加熱瓦供電電壓，根據(jù)電壓變化調(diào)整加熱瓦脈寬輸出比，使加熱瓦實(shí)時加熱功率達(dá)到預(yù)設(shè)值；周期性檢測出設(shè)備所在的環(huán)境溫度，根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)整加熱瓦脈寬輸出比，使加熱瓦實(shí)時加熱功率達(dá)到預(yù)設(shè)值。本發(fā)明通過自動檢測每塊加熱瓦功率、供電電壓、環(huán)境溫度變化并對其自動進(jìn)行補(bǔ)償?shù)淖詣涌販?，不需要人工不停調(diào)節(jié)加熱瓦功率。
【專利說明】—種恒功率輸出控制加熱的多點(diǎn)自動控溫方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及吸塑、注塑、擠塑等塑料成型類生產(chǎn)設(shè)備的溫度控制方法，特別是一種恒功率輸出控制加熱的多點(diǎn)自動控溫方法。

【背景技術(shù)】
[0002]多點(diǎn)加熱控溫設(shè)備如吸塑、注塑、擠塑等塑料成型類生產(chǎn)設(shè)備擁有大量獨(dú)立(10-2000加熱控制點(diǎn))加熱瓦控制溫度的設(shè)備系統(tǒng)，加熱控制是這類設(shè)備最關(guān)鍵最核心的部分，它的穩(wěn)定性直接影響產(chǎn)品合格率和耗能量，世界上此類(本發(fā)明適用于吸塑、注塑、擠塑等塑料成型類設(shè)備，以下簡稱多點(diǎn)加熱控溫設(shè)備)設(shè)備眾多數(shù)量的加熱控制基本上采用設(shè)定加熱時間脈寬調(diào)功法的開環(huán)控制(設(shè)定溫度的閉環(huán)PID控制干擾無法抑制、成本高不適用，詳情見下面說明)，目前這種方式的控溫穩(wěn)定性差，分析其原因主要有:
[0003]1)控溫的加熱瓦易老化，外圍接線都會影響加熱瓦實(shí)際加熱輸出功率，加熱瓦出廠時1000W，但三個月使用后因老化可能只有700瓦，原來設(shè)定的值又要手動改變才能適應(yīng)加熱瓦老化；
[0004]2)工廠供電電壓隨著用電負(fù)荷的變化而變化，按照1000W的阻性負(fù)載(約48歐電阻)，電壓每變化2V，加熱瓦功率變化220*220/48-218*218/48 = 18W ；
[0005]3)環(huán)境溫度變化，早上和中午環(huán)境溫度可能相差20度，0度時按照1000W的負(fù)載全部加熱最高能加熱到500度，這樣20度也相當(dāng)于加熱瓦10W功率；
[0006]以上這些因素變化都會直接影響加熱瓦功率變化，直接影響控溫穩(wěn)定性，是影響控溫穩(wěn)定性的主要因素，進(jìn)而使得此類設(shè)備的加熱工藝調(diào)整復(fù)雜，廢品率大。
[0007]傳統(tǒng)上多點(diǎn)加熱控溫設(shè)備大都采用脈寬寬度調(diào)功法實(shí)現(xiàn)對每塊加熱瓦溫度控制，目前主要有以下兩種控溫方式有:
[0008]1)設(shè)定加熱時間百分比控溫
[0009]目前此類設(shè)備制造商大都采用調(diào)節(jié)每塊加熱瓦加熱時間百分比(0-100)大小實(shí)現(xiàn)對每塊加熱瓦功率控制，來實(shí)現(xiàn)對加熱瓦溫度控制，這種方式投資少，但加熱系統(tǒng)穩(wěn)定性差、控溫精度低(假如0-100對應(yīng)加熱溫度0-500度，1個加熱百分比精度是5度)、能耗高，主要原因是加熱瓦易老化、供電電壓和環(huán)境溫度變化，都會直接影響加熱溫度穩(wěn)定性，所以目前此類設(shè)備加熱參數(shù)要操作工不停調(diào)整，致使加熱工藝相當(dāng)復(fù)雜，對操作工素質(zhì)要求高。
[0010]2)設(shè)定溫度通過PID調(diào)節(jié)器控溫
[0011]給每塊加熱瓦加裝溫度傳感器，通過PID調(diào)節(jié)達(dá)到控溫目的，但這種控制方案大大增加了投資成本，安裝維護(hù)更復(fù)雜，另外數(shù)量眾多的熱電偶檢測很難確保不受到強(qiáng)電干擾，此類設(shè)備熱電偶和加熱瓦強(qiáng)電裝在一起很難將弱電和強(qiáng)電分開，干擾時常發(fā)生使系統(tǒng)變得非常不穩(wěn)定，故障點(diǎn)大大增多，這種方法目前采用很少。
[0012]恒功率輸出控制加熱的多點(diǎn)自動控溫方法在這個背景下誕生
[0013]名詞解釋:脈寬寬度調(diào)功法:通過對加熱模塊或PLC編程，把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形(如圖1中T0)輸出，本方法是通過改變脈沖的寬度或占空比產(chǎn)生矩形波輸出到加熱瓦，這樣可以調(diào)節(jié)加熱瓦輸出功率大小目的，如圖1所示。
[0014]加熱時間百分比:加熱時間百分比是指功率一定時(如600瓦)，由電腦將1秒(或2、3、5、10秒等)倍數(shù)時間段(如圖1中T)分成100個等份進(jìn)行脈寬寬度調(diào)功法，通過調(diào)節(jié)加熱時間通斷比0-100，設(shè)置50此時加熱瓦功率是現(xiàn)有功率50%，設(shè)置100此時加熱瓦功率是現(xiàn)有功率100%，一直加熱。此設(shè)定值是當(dāng)前此加熱瓦功率輸出，并隨時通過電腦調(diào)節(jié)和存儲。加熱時間百分比也稱加熱功率百分比。
[0015]加熱時間千分比:加熱時間千分比是指功率一定時(如600瓦)，由電腦將1秒(或2、3、5、10秒等)倍數(shù)時間段(如圖1中T)分成1000個等份進(jìn)行脈寬寬度調(diào)功法，通過調(diào)節(jié)加熱時間通斷比0-1000，設(shè)置500此時加熱瓦功率是現(xiàn)有功率50%，設(shè)置1000此時加熱瓦功率是現(xiàn)有功率100%，一直加熱。此設(shè)定值是當(dāng)前此加熱瓦功率輸出，并隨時通過電腦調(diào)節(jié)和存儲。加熱時間千分比也稱加熱功率千分比。
[0016]加熱模塊:每個模塊有16路可控硅加熱控制通道，每8路共一項(xiàng)電220V電源，最大接1.2千瓦的負(fù)載，能自動檢測出每個通道的短路和斷路通過主機(jī)報警。接收主機(jī)命令加熱模塊通過分時獨(dú)立給每個通道通電方法，能在很短時間(4秒)內(nèi)自動檢測出每個通道輸出的最大電流，通過主機(jī)自動計(jì)算出每路加熱瓦功率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明提供了一種恒功率輸出的加熱瓦的多點(diǎn)自動控溫系統(tǒng)，其包括加熱瓦、力口熱模塊、環(huán)境溫度傳感器、電壓傳感器以及主機(jī)；
[0018]所述每個加熱模塊控制多路所述加熱瓦通道，并自動檢測每個加熱通道的最大電流、短路、斷路狀態(tài)；所述加熱模塊接收所述主機(jī)指令通過分時獨(dú)立給每個通道通電，檢測出每個通道輸出的最大電流；
[0019]所述電壓傳感器分別檢測出加熱瓦通道的三相輸入電源輸入電壓，通過所述加熱模塊檢測出通過每路加熱瓦的最大電流，所述主機(jī)根據(jù)各加熱瓦通道的輸入電壓與最大電流計(jì)算出每個通道加熱瓦的實(shí)際加熱功率；
[0020]所述主機(jī)設(shè)定所述每個加熱瓦的加熱功率值，并根據(jù)檢測到的實(shí)際加熱功率調(diào)節(jié)每塊加熱瓦的加熱脈寬輸出，使加熱瓦的實(shí)際加熱功率等于所述主機(jī)的設(shè)定值以完成對所述加熱瓦實(shí)際加熱功率的自動補(bǔ)償；
[0021]所述電壓傳感器周期性的檢測所述各路通道供電電壓值，所述主機(jī)根據(jù)加熱瓦供電電壓值調(diào)節(jié)每塊加熱瓦的加熱脈沖輸出，使加熱瓦的實(shí)際加熱功率等于所述主機(jī)的設(shè)定值以完成對供電電壓造成所述加熱瓦實(shí)際加熱功率變化的自動補(bǔ)償；
[0022]所述環(huán)境溫度傳感器周期性檢測出設(shè)備所在的環(huán)境溫度，所述主機(jī)根據(jù)環(huán)境溫度控制加熱瓦脈寬輸出，使加熱瓦的實(shí)際加熱功率等于所述主機(jī)的設(shè)定值以完成對環(huán)境溫度造成所述加熱瓦實(shí)際加熱功率變化的自動補(bǔ)償。
[0023]本發(fā)明還提供了一種恒功率加熱瓦的多點(diǎn)自動控溫方法，其包括以下步驟:
[0024]檢測出每個加熱瓦通道的最大電流、短路、斷路狀態(tài)；通過分時獨(dú)立給每個通道通電，檢測出每個通道輸出的最大電流；
[0025]檢測出加熱瓦通道的三相輸入電源輸入電壓，并檢測出通過每路加熱瓦的最大電流，得到每個通道加熱瓦的實(shí)際加熱功率；
[0026]設(shè)定每個加熱瓦的加熱功率值，根據(jù)檢測到的實(shí)際加熱功率調(diào)節(jié)每塊加熱瓦的加熱脈寬輸出，對所述加熱瓦實(shí)際加熱功率自動補(bǔ)償使實(shí)際加熱功率等于所述主機(jī)的設(shè)定值；
[0027]周期性的檢測所述各路通道供電電壓值，所述主機(jī)根據(jù)每個通道的加熱瓦實(shí)際加熱功率調(diào)整加熱瓦脈寬輸出，使加熱瓦實(shí)際加熱功率等于所述主機(jī)的設(shè)定值；
[0028]周期性檢測出設(shè)備所在的環(huán)境溫度，所述主機(jī)根據(jù)環(huán)境溫度控制加熱瓦脈寬輸出，使加熱瓦實(shí)際加熱功率等于所述主機(jī)的設(shè)定值。
[0029]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0030]不管加熱系統(tǒng)的加熱瓦功率、供電電壓、環(huán)境溫度如何變化，本發(fā)明方法自動檢測每塊加熱瓦實(shí)際功率、供電電壓、環(huán)境溫度變化并對其自動進(jìn)行補(bǔ)償?shù)淖詣涌販?，不需要人工不停調(diào)節(jié)加熱瓦功率，使生產(chǎn)加熱工藝大為簡化；
[0031]本發(fā)明方法采用設(shè)定功率千分比與現(xiàn)有技術(shù)百分比，溫度控制精度提高數(shù)倍，投資不變情況下，溫度控制精度大大提高。
[0032]當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1:加熱瓦的脈沖波形圖。
[0034]其中，T0是脈沖寬度或占空比，T是相鄰脈沖的時間段。

【具體實(shí)施方式】
[0035]下面對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036]一種恒功率輸出控制加熱的多點(diǎn)自動控溫方法，其包括以下步驟:
[0037]所述加熱模塊接收主機(jī)命令通過分時獨(dú)立給每個通道通電方法，能在很短時間(4秒)內(nèi)自動檢測出每個通道輸出的最大電流；
[0038]電壓傳感器分別檢測出三相輸入電源輸入電壓(A、B、C三項(xiàng))，通過所述加熱模塊檢測出每路加熱輸出的最大電流，由所述主機(jī)快速計(jì)算出每個通道加熱瓦的當(dāng)前實(shí)際功率；
[0039]所述主機(jī)設(shè)定每個所述加熱瓦的加熱功率，由于所述加熱瓦易老化等因素額定功率會減少，為了保證加熱瓦的實(shí)際功率不影響設(shè)定功率，系統(tǒng)根據(jù)檢測的實(shí)際功率，所述主機(jī)自動計(jì)算調(diào)節(jié)每塊加熱瓦的加熱脈寬輸出，對所述加熱瓦實(shí)際功率自動補(bǔ)償使加熱功率保持穩(wěn)定。
[0040]所述電壓傳感器周期性的檢測所述各路通道供電電壓值，所述主機(jī)根據(jù)每個通道的加熱瓦實(shí)際最高功率及時調(diào)整加熱瓦脈寬輸出比,使加熱瓦實(shí)時加熱功率達(dá)到預(yù)設(shè)值，使電壓變化得到補(bǔ)償；
[0041]所述環(huán)境溫度傳感器周期性檢測出設(shè)備所在的環(huán)境溫度，所述主機(jī)根據(jù)環(huán)境溫度控制所述加熱模塊調(diào)整其各個加熱瓦脈寬輸出比例，使加熱瓦實(shí)時加熱功率變化值等于環(huán)境溫度造成的實(shí)時加熱功率的變化值、使溫度變化得到補(bǔ)償。
[0042]下面詳細(xì)介紹實(shí)施方式
[0043]快速檢測加熱瓦實(shí)際最高功率的方式:本發(fā)明實(shí)施例通過安裝的三個電壓傳感器分別檢測出各個加熱通道的三相輸入電源輸入電壓(A、B、C三項(xiàng))，通過加熱模塊給每個通道分時循環(huán)通電(每個時間段只有一路不同通道通電)，檢測出每路加熱輸出的最大電流，并通過計(jì)算控制模塊快速(一般小于5秒)計(jì)算出每個通道加熱瓦的當(dāng)前實(shí)際功率和電阻。如加熱瓦的額定功率是1000W，但經(jīng)過老化或接觸不良后可能實(shí)際功率只有800W。
[0044]對加熱瓦實(shí)際功率補(bǔ)償方式:由于加熱瓦老化或接觸不良等因素額定功率會減少，為了保證加熱瓦的實(shí)際功率不影響設(shè)定功率，根據(jù)檢測的實(shí)際功率，程序自動計(jì)算調(diào)節(jié)每塊加熱瓦的加熱瓦脈寬輸出比例，使加熱功率保持穩(wěn)定。舉例說明:假設(shè)某個控制點(diǎn)加熱瓦額定功率1000瓦，設(shè)定功率千分比為700，此時此點(diǎn)實(shí)際加熱輸出功率為700W，經(jīng)過一段時間后加熱瓦老化通過功率檢測額定功率由1000瓦變?yōu)?00W，此時如果原先設(shè)定功率千分比為700不變，此時此點(diǎn)實(shí)際加熱輸出功率為0.7*800 = 560W，溫度失控，如果通過本發(fā)明發(fā)明，將檢測后的實(shí)測功率自動計(jì)算(700/800)*1000 = 875，系統(tǒng)自動調(diào)整該點(diǎn)加熱千分比脈寬輸出為875，這樣就保持原來加熱輸出功率為0.875*800 = 700W不變，溫度保持不變。
[0045]供電電壓補(bǔ)償方式:根據(jù)電壓傳感器的定時檢測出供電電壓變化，電壓超出一定范圍(如IV)時，根據(jù)每個通道實(shí)測功率和電阻，自動調(diào)整加熱瓦脈寬輸出比例，使加熱瓦功率與設(shè)定值一樣，使加熱瓦溫度穩(wěn)定可控。舉例說明，假如通過本實(shí)施例的功率檢測某個控制點(diǎn)加熱瓦額定功率為1000W，此時供電電壓為220V，計(jì)算出該加熱瓦電阻為48.4歐，工作一段時間，電壓檢測為218V，供電電壓下降2V，加熱瓦功率減少220*220/48.4-218*218/48.4 = 1000-981.9 = 18.1W，加熱設(shè)定功率千分比為 700，此時要保證此點(diǎn)實(shí)際加熱輸出功率為700W，如何補(bǔ)償由于電壓下降帶來的功率損失，通過本發(fā)明系統(tǒng)計(jì)算(700/981.9) *1000 = 713，系統(tǒng)自動調(diào)整該點(diǎn)加熱千分比脈寬輸出為713，這樣就保持原來加熱輸出功率為700W不變，溫度保持不變。
[0046]環(huán)境溫度補(bǔ)償方式為:根據(jù)溫度傳感器的定時檢測出環(huán)境溫度變化，自動調(diào)整加熱千分比脈寬輸出，使加熱瓦功率與以前的一樣，使加熱瓦溫度穩(wěn)定可控。例如可通過實(shí)驗(yàn)得知，0度時按照實(shí)際功率1000W的加熱瓦負(fù)載全部工作最高能加熱到500度，同樣加熱瓦一半負(fù)載500W工作時最高近似能加熱到250度，如果早上和中午環(huán)境溫度可能相差20度，這樣20度也近似相當(dāng)于近似增加10W加熱瓦加熱功率；假如加熱設(shè)定功率千分比為700，此時要保證此點(diǎn)實(shí)際加熱輸出功率為700W，如何補(bǔ)償由于環(huán)境溫度下降20度帶來的加熱功率增加，通過本發(fā)明系統(tǒng)計(jì)算(700/990)*1000 = 707，系統(tǒng)自動調(diào)整該點(diǎn)加熱千分比脈寬輸出為707，這樣就保持原來加熱輸出功率為700W不變，溫度保持不變，由此可見一般情況環(huán)境溫度變化影響加熱溫度變化不是很明顯。
[0047]本實(shí)施例提供了本發(fā)明方法和現(xiàn)在此類設(shè)備制造商采用加熱百分比設(shè)定功率控制加熱瓦溫度方法相比，溫度控制精度比原來提高數(shù)倍，能有效對實(shí)際功率、供電電壓等變化自動進(jìn)行補(bǔ)償，不需要人工不停調(diào)節(jié)加熱瓦功率，使生產(chǎn)工藝大為簡化，生產(chǎn)工藝更復(fù)雜的產(chǎn)品變得輕松，這種控溫是對此類設(shè)備不能采用設(shè)定溫度的閉環(huán)PID控制的一個有效補(bǔ)充，這種控溫方式投資少、簡單、可靠、穩(wěn)定，安裝調(diào)試方便。由于加熱瓦在一天或半天內(nèi)老化的功率幾乎可忽略不計(jì)，所以功率檢測不需要實(shí)時監(jiān)測，系統(tǒng)開機(jī)時自動檢測一次就正常工作，加熱瓦功率在自動調(diào)節(jié)時如達(dá)不到設(shè)定需求的功率會自動提示報警。
[0048]以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的【具體實(shí)施方式】。顯然，根據(jù)本說明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種恒功率輸出的加熱瓦的多點(diǎn)自動控溫系統(tǒng)，其特征在于，包括加熱瓦、加熱模塊、環(huán)境溫度傳感器、電壓傳感器以及主機(jī)； 所述每個加熱模塊控制多路所述加熱瓦通道，并自動檢測每個加熱通道的最大電流、短路、斷路狀態(tài)；所述加熱模塊接收所述主機(jī)指令通過分時獨(dú)立給每個通道通電，檢測出每個通道輸出的最大電流； 所述電壓傳感器分別檢測出加熱瓦通道的三相輸入電源輸入電壓，通過所述加熱模塊檢測出通過每路加熱瓦的最大電流，所述主機(jī)根據(jù)各加熱瓦通道的輸入電壓與最大電流計(jì)算出每個通道加熱瓦的實(shí)際加熱功率； 所述主機(jī)設(shè)定所述每個加熱瓦的加熱功率值，并根據(jù)檢測到的實(shí)際加熱功率調(diào)節(jié)每塊加熱瓦的加熱脈寬輸出，使加熱瓦的實(shí)際加熱功率等于所述主機(jī)的設(shè)定值以完成對所述加熱瓦實(shí)際加熱功率的自動補(bǔ)償； 所述電壓傳感器周期性的檢測所述各路通道供電電壓值，所述主機(jī)根據(jù)加熱瓦供電電壓值調(diào)節(jié)每塊加熱瓦的加熱脈沖輸出，使加熱瓦的實(shí)際加熱功率等于所述主機(jī)的設(shè)定值以完成對供電電壓造成所述加熱瓦實(shí)際加熱功率變化的自動補(bǔ)償； 所述環(huán)境溫度傳感器周期性檢測出設(shè)備所在的環(huán)境溫度，所述主機(jī)根據(jù)環(huán)境溫度控制加熱瓦脈寬輸出，使加熱瓦的實(shí)際加熱功率等于所述主機(jī)的設(shè)定值以完成對環(huán)境溫度造成所述加熱瓦實(shí)際加熱功率變化的自動補(bǔ)償。
2.一種恒功率加熱瓦的多點(diǎn)自動控溫方法，其特征在于，包括以下步驟: 檢測出每個加熱瓦通道的最大電流、短路、斷路狀態(tài)；通過分時獨(dú)立給每個通道通電，檢測出每個通道輸出的最大電流； 檢測出加熱瓦通道的三相輸入電源輸入電壓，并檢測出通過每路加熱瓦的最大電流，得到每個通道加熱瓦的實(shí)際加熱功率； 設(shè)定每個加熱瓦的加熱功率值，根據(jù)檢測到的實(shí)際加熱功率調(diào)節(jié)每塊加熱瓦的加熱脈寬輸出，對所述加熱瓦實(shí)際加熱功率自動補(bǔ)償使實(shí)際加熱功率等于所述主機(jī)的設(shè)定值；周期性的檢測所述各路通道供電電壓值，所述主機(jī)根據(jù)每個通道的加熱瓦實(shí)際加熱功率調(diào)整加熱瓦脈寬輸出，使加熱瓦實(shí)際加熱功率等于所述主機(jī)的設(shè)定值； 周期性檢測出設(shè)備所在的環(huán)境溫度，所述主機(jī)根據(jù)環(huán)境溫度控制加熱瓦脈寬輸出，使加熱瓦實(shí)際加熱功率等于所述主機(jī)的設(shè)定值。
【文檔編號】G05D23/30GK104391529SQ201410482794
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】孔德奎, 史先桂 申請人:合肥維博自動化科技有限公司