CN101666342B - 试验台油液和环境温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种试验台油液和环境温度控制装置。该装置的构成包括加热主电路(1)、冷却电路、直流稳压电路(2)、手动控制电路(3)和自动控制电路(4)。本发明仅需要很少的元件即可实现液压泵和液压马达产品试验台的油温和环境温度多曲线高精度控制。该装置具有体积小，连线简洁，故障率低，故障查验效率高，可大大提升整个试验台的工作效率。

Description

试验台油液和环境温度控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制装置，特别是一种试验台油液和环境温度控制装置。

背景技术

现有液压泵和液压马达产品试验台电气控制系统中的油液和环境温度控制装置是由6个时间继电器，8个中间继电器，4～5个接触器，几十个按钮开关，至少8块数字温控表和一些计数器构成，依靠这些元件的连锁、互动来实现复杂的逻辑控制。现有装置体积大，连线复杂，故障率高，故障查验效率低，导致整个试验台工作效率低下。并且升温速率和降温速率也只能靠手动来完成，难以满足工艺要求。如果产品试验工艺曲线有多个步骤，按照现有装置的思路，即使能完成工艺要求，整个控制装置的操作将会十分繁杂。如果改用程序逻辑控制PLC实施温度控制，用于软件和硬件的费用高，费时费力不经济。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种试验台油液和环境温度控制装置，本装置仅需要很少的元件即可实现液压泵和液压马达产品试验台的油温和环境温度多曲线高精度控制。该装置具有体积小，连线简洁，故障率低，故障查验效率高，可大大提升整个试验台的工作效率。

本发明的技术方案：一种试验台油液和环境温度控制装置，该装置的构成包括加热主电路、冷却电路、直流稳压电路、手动控制电路和自动控制电路；所述的加热主电路采用固态继电器SSR作为调功元件，以缩小系统体积、延长电阻丝的寿命。

上述的试验台油液和环境温度控制装置中，所述的自动控制电路采用工业信号调节器FP21作为控温仪表，以达到多曲线、高精度的技术要求和多个程序段的编程和控制。

前述的试验台油液和环境温度控制装置中，所述固态继电器SSR的输出端并联有压敏电阻YR，用于吸收浪涌电压，对固态继电器SSR进行保护。

前述的试验台油液和环境温度控制装置中，所述的工业信号调节器FP21的输入端连接有光电耦合器L的输入端，以避免强电侵入烧毁工业信号控制调节器FP21。

前述的试验台油液和环境温度控制装置中，加热主电路经空气开关KK与三相交流电源连接，冷却电路、直流稳压电路、手动控制电路和自动控制电路经控制电路熔断器KR与空气开关KK之后的单相交流电源连接，手动控制电路和自动控制电路与加热主电路连接。

前述的试验台油液和环境温度控制装置中，所述加热主电路包括加热器，加热器由三组加热管或电阻丝按三角形或星形连接，每一组加热管或电阻丝包括一个或一个以上加热管或电阻丝；加热器的三个输入端分别经固态继电器SSR的输出端、接触器JC的主触头和主熔断器ZR与空气开关KK之后的三根相线连接。

前述的试验台油液和环境温度控制装置中，所述自动控制电路包括工业信号控制调节器FP21和光电耦合器L，工业信号控制调节器FP21与温度传感器TR连接，工业信号控制调节器FP21的交流电源输入端经控制电路熔断器KR与空气开关KK之后的单相电源连接，工业信号控制调节器FP21的直流电源输入端经继电器J与直流稳压电路的直流输出端连接，工业信号控制调节器FP21的控制端与光电耦合器L的输入端连接，光电耦合器L输出端的一根引线经限流电阻XR与直流稳压电路的直流输出端连接，光电耦合器L输出端的另一根引线与加热主电路中的固态继电器SSR连接。

前述的试验台油液和环境温度控制装置中，所述加热主电路中的三个固态继电器SSR输入端串联后一端与自动控制电路中的光电耦合器L的输出端连接，另一端接地；固态继电器SSR的输出端并联有压敏电阻YR。

前述的试验台油液和环境温度控制装置中，所述冷却电路包括冷却风机D1和轴流风机D2，冷却风机D1与轴流风机D2并联后经控制电路熔断器KR与空气开关KK之后的单相交流电源连接。

前述的试验台油液和环境温度控制装置中，所述继电器J的常开触点与油温同步控制电路控制端并联。

与现有技术相比，本发明的调功元件选用固态继电器替代了传统的电磁继电器，大大缩小了装置的体积，增强了装置可靠性。与原来的装置相比较可以节约1个8路定时器、1个时间继电器、8个中间继电器、4个交流接触器、32个功率选择开关。由于固态继电器采用占空比方式调功，因而电阻丝不用烧红就能达到所需温度，极大地延长了电阻丝的寿命，节约了维修成本。实际在150℃保温时只用了50％的加热功率，最大加热功率可达12千瓦。由于固态继电器属于无触点开关元件，工作时无火花，使用安全，寿命长。本发明的温控仪表采用功能先进的工业信号调节器FP21，可以满足多曲线、高精度的技术要求，完成多个程序段的编程和控制。如果工艺曲线要求改变，只要重新编程即可，不用改动任何硬件。在实际使用中，如在140℃保温状态下，工业信号调节器FP21的控温误差为0.2℃，保温功率6千瓦，而原装置的控温误差为16℃，加热功率12千瓦，且要靠人工控制加热功率来消除温度误差。由于本发明总体积很小，搬运方便，又能适用于多个工艺曲线，因此能该设备可以随机配套不同的试验台需求。本发明的冷却电路采用体积小噪音低的单相轴流风机与现有技术的三相交流电机比较具有体积小噪音低的特点。

附图说明

图1是本发明的电气原理图；

图2是九段控温曲线示意图。

附图中的标记为：1-加热主电路，2-直流稳压电路，3-手动控制电路，4-自动控制电路，5-加热器，6-油温同步控制电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例。一种试验台油液和环境温度控制装置，该装置的构成包括加热主电路、冷却电路、直流稳压电路、手动控制电路和自动控制电路；所述的加热主电路采用固态继电器SSR作为调功元件，以缩小系统体积、延长电阻丝的寿命；所述的自动控制电路采用工业信号调节器FP21作为控温仪表，以达到多曲线、高精度的技术要求和多个程序段的编程和控制；所述固态继电器SSR的输出端并联有压敏电阻YR，用于吸收浪涌电压，对固态继电器SSR进行保护；工业信号调节器FP21的输入端连接有光电耦合器L的输入端，以避免强电侵入烧毁工业信号控制调节器FP21。

本发明如图1所示，本装置的构成包括加热主电路1、冷却电路、直流稳压电路2、手动控制电路3和自动控制电路4；冷却电路包括冷却风机D1和轴流风机D2，冷却风机D1与轴流风机D2并联后经控制电路熔断器KR与空气开关KK之后的单相交流电源连接。冷却风机D1的型号为50FZY-D，轴流风机D2选用风量8米³/分的单相轴流风机150FZY-D，风量可调(用加温车上的风门调节)。此单相轴流风机只要设备通电就同步工作，能有效防止因无风而使加热电阻丝过烧。直流稳压电路2采用典型的稳压电路，稳压电路2经变压器(选用220伏15伏/安的变压器)降压后通过桥式整流将交流转换为直流再经三端稳压器(型号为7815)和两个电容(采用高容量电解电容)构成的π形稳压电路稳压后输出稳定的直流15V直流电压。手动控制电路3也是采用传统的典型电路，由启动按钮、停止按钮和交流接触器线圈串联构成，在启动按钮两端并联有交流接触器的辅助触点，起自锁作用，交流接触器的型号为CJ-40。

加热主电路经空气开关KK与三相交流电源的A、B、C本根相线连接，冷却电路、直流稳压电路、手动控制电路和自动控制电路经控制电路熔断器KR与空气开关KK之后的单相交流电源连接，(相线为A、B、C三根相线的其中一根，零线不通过空气开关KK直接连接)手动控制电路和自动控制电路与加热主电路连接。(手动控制电路通过交流接触器的主触点与主电路连接；自动控制电路通过固态继电器与主电路连接。)上述空气开关KK的型号为DZ47-60，它的电流分断能力为60A。

所述加热主电路包括加热器5，加热器由三组加热管或电阻丝按三角形或星形连接构成，每一组加热管或电阻丝包括一个或一个以上单根的加热管或单根的电阻丝，每根加热管或电阻丝的功率为2KW。三角形或星形连接起来构成的加热器有三个输入端，加热器的三个输入端分别经固态继电器SSR的输出端(固态继电器SSR的型号为HS360FZ，它的输出端是指负载回路端，它有两根引线，分别为进线端和出线端)、接触器JC的主触头和主熔断器ZR(型号为RT18-40)与空气开关KK之后的A、B、C三根相线连接。

所述自动控制电路4包括工业信号控制调节器FP21和光电耦合器L，工业信号控制调节器FP21采用市场上有售的成品件，它的主控温精度为0.1％；设有四位设置温度和实际温度显示，带黄色背景光的液晶显示控温曲线，可设九组曲线，每组曲线可设九步编程，最大编程81步，每一组曲线一次运行的最长时间为9999×99.59×9分钟。该工业信号控制调节器FP21可适应15种温度传感器，温度传感器可以是热电偶，也可以是铂电阻(本例选用的是K分度的热电偶)。工业信号控制调节器FP21与温度传感器TR连接，用于接收温度信号，工业信号控制调节器FP21的交流电源输入端经控制电路熔断器KR与空气开关KK之后的单相电源连接(一根接空气开关KK之后的C相，另一根直接与零线连接)，工业信号控制调节器FP21的直流电源输入端经继电器J与直流稳压电路的直流输出端连接，继电器J的常开触点与油温同步控制电路6控制端并联，油温同步控制电路6是现有的电路，只是接受本发明中继电器J的控制。工业信号控制调节器FP21的控制端与光电耦合器L的输入端连接，光电耦合器L相当于一个放大元件或可控的开关元件，它具有与控制回路连接的输入端(两根引线)和与负载回路输出端(两根引线)，光电耦合器L输出端的一根引线经限流电阻XR(限流电阻的作用是限制直流输出的最大工作电流，本例的工作电流为12mA，限流电阻的阻值为250欧姆)与直流稳压电路的直流输出端连接，另一引线与加热主电路中的固态继电器SSR连接。固态继电器SSR是一种无触点通断功率型电子开关，又名固态开关，市场上有售。当施加触发信号后，其主回路成导通状态，无信号时成阻断状态。它充分利用了分离元件和集成器件及微电子技术实现了控制回路(输入端)与负载回路(输出端)之间的电隔离及信号耦合，没有触点，实现了具有相当电磁继电器一样的功能；由于固态继电器SSR是由固态元件组成的无触点开关器件，这种结构特点决定了它比电磁继电器工作可靠，寿命长，对外界干扰小，能与逻辑电路兼容，抗干扰能力强，开关速度快，使用方便。本发明的固态继电器SSR要求有0.5～20毫安的驱动电流，最小工作电压为3伏。

所述加热主电路中的三个固态继电器SSR输入端串联后一端与自动控制电路中的光电耦合器L的输出端连接，另一端接地。为了防止浪涌电压对固态继电器SSR造成的冲击，在每个固态继电器SSR的输出端(负载回路)并联有压敏电阻YR，用于吸收浪涌电压，对固态继电器SSR进行保护。三组固态继电器SSR(0～5V，4～20mA)的占空比输出是通过在一个周期内改变有电压和无电压的时间比例来实现调功的，这种方式对电网无冲击，电路控制简单，控制精度高，成本比较低。该电路最大升温速率为2℃/s，各保温平台的最大控制误差为±0.2℃，最高使用温度为200℃。

本发明的工作过程及原理

在开始工作之前，将事先设计好输入的温度曲线(如图2所示)输入工业信号控制调节器FP21。开始工作时参考图1，合上空气开关KK，由于冷却电路没有设开关，因此合上空气开关后冷却电路中的冷却风机D1和轴流风机D2开始工作。同时为加热主电路1做好供电准备。直流稳压电路2开始输出15V直流电压、手动控制电路3进入启动准备状态，自动控制电路4开始工作，温度传感器开始检测温度并输出温度信号。根据工艺要求在环境温度上升或下降时，油温也需要同步上升或下降，所以所以继电器J的常开触点与油温同步控制电路6(现有电路)上的启动按钮并联，使油温同步控制电路6接受本发明中继电器J的控制，因此继电器J线圈受事先输入到工业信号控制调节器FP21中的温度曲线(如图2所示)控制。工业信号控制调节器FP21有控制信号输出，光电耦合器L开始工作，光电耦合器L导通，固态继电器SSR开始调功控制，但由于手动控制未启动，所以加热器不工作。当按下手动控制电路3中的启动按钮后，交流接触器的线圈得电，串联在加热主电路中的交流接触器主触头闭合，三相交流电源通过主熔断器ZR，交流接触器JC主触头和固态继电器SSR为加热器供电，加热器开始加热，加热功率通过光电耦合器L或固态继电器SSR进行调节，并通过温度传感器检测温度，当温度传感器断路时，工业信号控制调节器FP21自动切断时间比例周期的输出，光电耦合器L失去触发信号，切断固态继电器SSR的加温回路，防止因传感器断偶而造成设备跑温。光电耦合器L使工业信号控制调节器FP21和380V交流电源有效隔离避免发生危险，可有效保护工业信号控制调节器FP21，避免强电侵入烧毁工业信号控制调节器FP21。

由于工业信号控制调节器FP21具有编程功能，加温时可以按照事先输入的温度曲线(如图2所示)，实现温度自动控制，从而达到对产品进行各阶段温度考核试验的目的。三组主加热器前端分别装有1只40A的保险RT18-40，有效防止设备的过流和短路故障，线路装有手动启动按钮和停止按钮，可防止无人看守时设备自动启动。

本发明还设有指示电路，可以用来观察每相电源的加热状态，以及光电耦合电路的工作状态。

Claims (6)

1.一种试验台油液和环境温度控制装置，该装置的构成包括加热主电路（1）、冷却电路、直流稳压电路（2）、手动控制电路（3）和自动控制电路（4）；其特征在于：所述的加热主电路（1）采用固态继电器SSR作为调功元件，以缩小系统体积、延长电阻丝的寿命；所述的自动控制电路（4）采用工业信号控制调节器FP21作为控温仪表，以达到多曲线、高精度的技术要求和多个程序段的编程和控制；所述固态继电器SSR的输出端并联有压敏电阻YR，用于吸收浪涌电压，对固态继电器SSR进行保护；所述加热主电路包括加热器（5），加热器由三组加热管或电阻丝按三角形或星形连接，每一组加热管或电阻丝包括一个或一个以上加热管或电阻丝；加热器的三个输入端分别经固态继电器SSR的输出端、接触器JC的主触头和主熔断器ZR与空气开关KK之后的三根相线连接；所述的工业信号控制调节器FP21的输入端连接有光电耦合器L的输入端，以避免强电侵入烧毁工业信号控制调节器FP21。

2.根据权利要求1所述的试验台油液和环境温度控制装置，其特征在于：所述自动控制电路（4）包括工业信号控制调节器FP21和光电耦合器L，工业信号控制调节器FP21与温度传感器TR连接，工业信号控制调节器FP21的交流电源输入端经控制电路熔断器KR与空气开关KK之后的单相电源连接，工业信号控制调节器FP21的直流电源输入端经继电器J与直流稳压电路的直流输出端连接，工业信号控制调节器FP21的控制端与光电耦合器L的输入端连接，光电耦合器L输出端的一根引线经限流电阻XR与直流稳压电路的直流输出端连接，光电耦合器L输出端的另一根引线与加热主电路中的固态继电器SSR连接。

3.根据权利要求2所述的试验台油液和环境温度控制装置，其特征在于：所述加热主电路（1）中的三个固态继电器SSR输入端串联后一端与自动控制电路中的光电耦合器L的输出端连接，另一端接地。

4.根据权利要求3所述的试验台油液和环境温度控制装置，其特征在于：所述固态继电器SSR的输出端并联有压敏电阻YR。

5.根据权利要求4所述的试验台油液和环境温度控制装置，其特征在于：所述冷却电路包括冷却风机D1和轴流风机D2，冷却风机D1与轴流风机D2并联后经控制电路熔断器KR与空气开关KK之后的单相交流电源连接。

6.根据权利要求5所述的试验台油液和环境温度控制装置，其特征在于：所述继电器J的常开触点与油温同步控制电路（6）控制端并联。

Images