CN102501358A - 一种注塑机加热控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种注塑机加热控制系统，包括控制模块、热电偶、固态继电器、电热丝和料筒，所述控制模块与上位机相连，所述热电偶的测温端设置在料筒内，冷端与控制模块的数据采集输入端相连；所述控制模块的控制输出端与所述固态继电器相连；所述固态继电器控制所述电热丝对料筒进行加热；所述控制模块将采样到的温度与设定目标温度相减得到温度偏差，并利用PID算法将温度偏差转换为电热丝开关时间，实现对固态继电器的通断时间控制。本发明能够大幅提高控制精度和稳定度。

Description

一种注塑机加热控制系统

技术领域

本发明涉及注塑机加热控制技术领域，特别是涉及一种注塑机加热控制系统。

背景技术

注塑机加热控制系统是通过热电偶温度传感器将温度信号转换为电压信号，经过模数转换后将温度信号转换成数字信号，根据实时采样到的温度值与设定目标温度比较、运算后，得到电热丝所需开通时间与关断时间，并通过输出端口控制固态继电器的闭合与断开，实现对加热丝的加热时间的控制，以此实现对温度的精确控制。

在温度控制中对料筒中温度的采样极为关键，然而料筒配置的热电偶温度传感器的输出电压只有几个毫伏，采样非常困难，任何一点扰动都会影响到采样效果。

由于电热丝和料筒组成的控制对象是纯滞后特性，所以对电热丝通电时间难以计算，很容易出现超调和波动现象。普通的注塑机加热控制系统缺少通信功能，温度设置与采集都存在难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种注塑机加热控制系统，能够大幅提高控制精度和稳定度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种注塑机加热控制系统，包括控制模块、热电偶、固态继电器、电热丝和料筒，所述控制模块与上位机相连，所述热电偶的测温端设置在料筒内，冷端与控制模块的数据采集输入端相连；所述控制模块的控制输出端与所述固态继电器相连；所述固态继电器控制所述电热丝对料筒进行加热；所述控制模块将采样到的温度与设定目标温度相减得到温度偏差，并利用PID算法将温度偏差转换为电热丝开关时间，实现对固态继电器的通断时间控制。

所述控制模块上设有温度传感器；所述温度传感器用来采集冷端温度，对采样到的热电偶值进行冷端补偿。

所述控制模块采用24位AD采样芯片对热电偶的数据进行采样。

所述控制模块与上位机通过CAN总线进行通信连接。

所述控制模块设有调理电路，所述调理电路用于去除所述热电偶的电压信号中带有的干扰。

所述控制模块设有静电保护电路，用来防止静电击穿所述控制模块上的芯片。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明中的控制模块通过24位AD转换芯片，转换热电偶电压，电压采样精确，温度计算精准。控制模块配备温度传感器测量冷端温度，将其转换为冷端电压，补偿到采样电压上，从而减少测量误差，并利用PID算法将温度偏差转换为电热丝开关时间，实现对料筒温度的精确稳定控制。采用CAN现场总线通信，采用CANOPEN协议，方便上位机检测、控制，抗干扰性、通用性强。

附图说明

图1是本发明的控制原理图；

图2是本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种注塑机加热控制系统，包括控制模块、热电偶、固态继电器、电热丝和料筒。控制模块与上位机通过CAN总线进行通信连接，热电偶的测温端设置在料筒内，冷端与控制模块的数据采集输入端相连。控制模块的控制输出端与固态继电器相连，固态继电器控制电热丝对料筒进行加热。

如图1所示，将热电偶2的测温端置于料筒5内，冷端与控制模块1的输入端相连，用于温度采集，为了实现对温度信号的精确采样，控制模块可采用24位AD采样芯片对温度进行精确采样。热电偶电压信号是差分信号，为了能实现精确的采样需要将电压信号偏置到采样范围，复杂的工业环境下采样端的静电保护也显得格外重要，因此控制模块1设有用于去除所述热电偶的电压信号中带有的干扰的调理电路、用来防止静电击穿所述控制模块上的芯片的静电保护电路、以及用来采集冷端温度，对采样到的热电偶值进行冷端补偿的温度传感器。该温度传感器将测量的冷端温度转换为冷端电压，补偿到采样电压上，将采样电压与补偿电压相加后，得到热电偶的热端电压，根据热电偶分度表即可将热端电压转换为热端温度。利用设定值与采样值运算，产生开关时间，即系统将采样到的温度与设定目标温度相减得到温度偏差，并利用PID算法将温度偏差转换为电热丝开关时间，实现对料筒温度的精确稳定控制。24V电源正极与控制模块1输出电源端COM口连接，24V电源负极与控制模块1输出电源端GND口连接。将24V电源正极还与固态继电器3正极相连，将控制模块的控制口与固态继电器3负极相连，实现对固态继电器3控制。固态继电器3一个输出脚与电热丝4串联后与220V电源正端连接，固态继电器3另一输出脚与220V电源负端连接，从而对加热丝4的加热进行控制。将控制模块的CAN通信引脚连接于CAN总线上，实现与上位机之间的CAN通信，建立通信实时传输温度数据至上位机，上位机可通过CAN现场总线设置目标温度。

如图2所示，热电偶将温度信号转化成电压信号经调理电路对差分信号偏置、滤波后，供24位AD采样芯片进行采样。采样数据发送到CPU。同时CPU通过DS18B20采集冷端温度，并将其转化成补偿电压，补偿电压与热电偶电压相加成为热端电压，该电压通过分度表转化成热端温度。将实时采样下来的温度与设定的目标值比较、运算得出加热时间，根据此加热时间，控制固态继电器的通断时间，最后实现温度控制。同时通过CAN工业现场总线，向上位机发送实时温度，接收上位机的设定温度。

Claims (6)

1.一种注塑机加热控制系统，包括控制模块(1)、热电偶(2)、固态继电器(3)、电热丝(4)和料筒(5)，所述控制模块(1)与上位机相连，其特征在于，所述热电偶(2)的测温端设置在料筒(5)内，冷端与控制模块(1)的输入端相连；所述控制模块(1)的控制输出端与所述固态继电器(3)相连；所述固态继电器(3)控制所述电热丝(4)对料筒(5)进行加热；所述控制模块(1)将采样到的温度与设定目标温度相减得到温度偏差，并利用PID算法将温度偏差转换为电热丝(4)开关时间，实现对固态继电器(3)的通断时间控制。

2.根据权利要求1所述的注塑机加热控制系统，其特征在于，所述控制模块(1)上设有温度传感器；所述温度传感器用来采集冷端温度，对采样到的热电偶值进行冷端补偿。

3.根据权利要求1所述的注塑机加热控制系统，其特征在于，所述控制模块(1)采用24位AD采样芯片对热电偶的数据进行采样。

4.根据权利要求1所述的注塑机加热控制系统，其特征在于，所述控制模块(1)与上位机通过CAN总线进行通信连接。

5.根据权利要求1所述的注塑机加热控制系统，其特征在于，所述控制模块(1)设有调理电路，所述调理电路用于去除所述热电偶的电压信号中带有的干扰。

6.根据权利要求1所述的注塑机加热控制系统，其特征在于，所述控制模块(1)设有静电保护电路，用来防止静电击穿所述控制模块上的芯片。

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