CN104035461A - 一种温度控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度控制系统，包括：控制平台及至少一组控制加热装置，一组控制加热装置控制一个温度监控点，控制平台预先设定各温度监控点的指定温度和升温斜率；控制加热装置包括：设于一密闭空间内的加热装置和温度传感器、与加热装置连接的智能电源、与温度传感器连接的智能温控表，智能电源与智能温控表连接，智能温控表与控制平台连接。本发明还提供了一种温度控制方法，预先向控制平台设定指定温度和升温斜率，温度传感器将实时检测温度反馈给智能温控表，智能温控表根据升温斜率计算实时指定温度值，并将实时指定温度值和实时检测温度进行对较计算后，向智能电源输入信号控制智能电源调整输出电流，实现升温过程的精准控制。

Description

一种温度控制系统和方法

技术领域

本发明涉及温度控制系统和方法，尤其涉及一种能精确控制升温过程的温度控制系统和方法。

背景技术

随着科技的不断发展，温度控制系统被广泛应用在生产加工中，例如，MOCVD设备的反应室中就设置温度控制系统，MOCVD设备在生产时，需要保证反应室中的温度稳定，才能保证产品的工艺质量。

目前，市场上的温度控制系统存在以下缺点：

1、控制部件选用不科学。通常采用传统的变压器加可控硅控制，电源的利用效率低从而能耗大；

2、加热方式安全性不高。传统的加热方式无法检测加热电压、功率、打火、短路等状况，从而不具备异常情况报警功能，因而对设备和人员存在潜在危害；

3、温度控制过程不精确。传统的普通温控器无法进行斜率升温，从而无法精确控制升温过程。

因此，如何设计一种节能、安全、精确控制升温过程的温度控制系统和方法是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种节能、安全、精确控制升温过程的温度控制系统和方法。

本发明采用的技术方案是，设计一种温度控制系统，包括：控制平台及至少一组控制加热装置，所述一组控制加热装置控制一个温度监控点，所述控制平台预先设定各温度监控点的指定温度和升温斜率；所述控制加热装置包括：设于一密闭空间内的加热装置和温度传感器、与加热装置连接的智能电源、与温度传感器连接的智能温控表，所述智能电源与智能温控表连接，所述智能温控表与控制平台连接；所述温度传感器将实时检测温度反馈给智能温控表，智能温控表根据升温斜率计算实时指定温度值，并将实时指定温度值和实时检测温度进行对较计算后，向智能电源输入信号控制智能电源调整输出电流，从而改变加热装置的加热效率。

所述智能温控表采用PID算法计算对比实时指定温度和实时检测温度。

所述智能电源与所述控制平台连接，所述控制平台实时读取智能温控表记录的实时检测温度和智能电源的电气参数，当读取的实时检测温度超温或智能电源报警时，所述控制平台切断智能电源。

所述控制平台包括：PLC及与其连接的上位机，所述上位机上输入指定温度及升温斜率，由PLC传送至智能温控表。

所述控制平台还连接一异常提示装置。

所述加热装置采用加热片，所述温度传感器采用K型热电偶。

所述智能温控表选用具备自动演算功能和用户可编程功能的YOKOYAWA UT55A型。

所述各组控制加热装置内的智能电源采用一个IGBT智能直流电源，所述IGBT智能直流电源内设有至少一个独立配电系统，所述各独立配电系统分别与各组控制加热装置内的加热装置、智能温控表连接，所述IGBT智能直流电源采用RS485接口通讯连接。

本发明还提供了一种温度控制方法，包括：

步骤1、向控制平台输入指定温度以及升温斜率；

步骤2、温度传感器实时检测其所在位置的实时检测温度，并将检测到的温度值反馈给智能温控表；

步骤3、智能温控表根据升温斜率计算实时指定温度值，并将实时指定温度值和实时检测温度进行对较计算后，向智能电源输入控制信号；

步骤4、智能电源根据控制信号调整输出电流，改变加热装置的加热效率。

其中，所述步骤2还包括：

步骤2.1、控制平台实时读取智能温控表记录的实时检测温度和智能电源的电气参数，当控制平台读取到实时检测温度超温或智能电源报警时，控制平台切断智能电源并触发异常提示装置。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、升温过程的精确控制。通过控制平台向智能温控器内输入指定温度和升温斜率后，当实时检测温度与实时指定温度偏差变大时，智能温控器控制智能电源加大电流输出，当实时检测温度与实时指定温度接近时，智能温控器控制智能电源减小电流输出，在接近指定温度时不产生温度过冲；

2、反应室加热系统运行时，加热效率高，能够实时监控各种加热参数；

3、在加热系统出现异常或者温差大时，能够有报警提示，安全性能高。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明系统的结构框图；

图2是本发明控制系统的原理框图；

图3是本发明的PID算法控制原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提出的温度控制系统，包括：控制平台及至少一组控制加热装置，一组控制加热装置控制一个温度监控点，控制平台预先设定各温度监控点的指定温度和升温斜率。控制加热装置包括：设于一密闭空间内的加热装置和温度传感器、与加热装置连接的智能电源、与温度传感器连接的智能温控表，智能电源与智能温控表连接，智能温控表与控制平台连接。

如图2所示，温度传感器将实时检测温度反馈给智能温控表，智能温控表根据升温斜率计算实时指定温度值，并将实时指定温度值和实时检测温度进行对较计算后，向智能电源输入信号控制智能电源调整输出电流，从而改变加热装置的加热效率，实现实时检测温度与实时指定温度的紧密跟随，达到精确控制升温过程的目的。

如图3所示，智能温控表采用PID算法计算对比实时指定温度和实时检测温度，将实时指定温度与温度传感器反馈的检测信号比较得到偏差e，对e进行PID运算处理得到控制量u，通过u来控制加热装置的加热时间，从而控制加热效率。u即是智能温控表向智能电源的输出控制量，智能电源调整输出电流，改变加热装置的加热效率。当实时检测温度与实时指定温度偏差变大时，智能温控器控制智能电源加大电流输出，当实时检测温度与实时指定温度接近时，智能温控器控制智能电源减小电流输出，在接近指定温度时不产生温度过冲，不仅保证温度升温过程的均匀，也保证了温度的快速稳定。

本实施例中，加热装置采用加热片，温度传感器采用K型热电偶。智能温控表选用具备自动演算功能和用户可编程功能的YOKOYAWA UT55A型。所有控制加热装置内的智能电源采用一个IGBT智能直流电源代替，IGBT智能直流电源内设有至少一个独立配电系统，各独立配电系统分别与各组控制加热装置内的加热装置、智能温控表连接，IGBT智能直流电源采用RS485接口通讯连接。可选用四川英杰品牌的智能直流电源，其特点：保护及报警功能齐全，具有过流保护、过压保护、冷却水流量低等保护报警功能，输出电流的大小连续可调。

更优的，为了保障加热系统的安全性，IGBT智能直流电源内的独立配电系统均与控制平台连接，IGBT智能直流电源反馈异常报警信号给控制平台，控制平台接收报警信号后切断该组独立配电系统，安全性能高。控制平台还连接一异常提示装置。其中，控制平台包括：PLC及与其连接的上位机，上位机上输入指定温度及升温斜率，由PLC传送至智能温控表。上位机、PLC、智能温控表之间采用数字量的通讯方式。

PLC实时读取智能电源的电压、电流、功率和智能温控表记录的实时检测温度等参数来监控温度控制系统的运行状况，当出现超温或直流电源的异常报警时，PLC切断该智能电源并启动该异常提示装置，以告知现场操作人员有异常情况发生，及时排除异常，保证人员的安全。该异常提示装置可为设置在密闭空间外的报警灯或报警发声器。

本发明还提供了一种温度控制方法，包括：

步骤1、向控制平台输入指定温度以及升温斜率；

步骤2、温度传感器实时检测其所在位置的实时检测温度，并将检测到的温度值反馈给智能温控表；

步骤3、智能温控表根据升温斜率计算实时指定温度值，并将实时指定温度值和实时检测温度进行对较计算后，向智能电源输入控制信号；

步骤4、智能电源根据控制信号调整输出电流，改变加热装置的加热效率。

其中，步骤2还包括：步骤2.1、控制平台实时读取智能温控表记录的实时检测温度和智能电源的电气参数，当控制平台读取到实时检测温度超温或智能电源报警时，控制平台切断智能电源并触发异常提示装置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种温度控制系统，包括：控制平台及至少一组控制加热装置，所述一组控制加热装置控制一个温度监控点，其特征在于，

所述控制平台预先设定各温度监控点的指定温度和升温斜率；

所述控制加热装置包括：设于一密闭空间内的加热装置和温度传感器、与加热装置连接的智能电源、与温度传感器连接的智能温控表，所述智能电源与智能温控表连接，所述智能温控表与控制平台连接；

所述温度传感器将实时检测温度反馈给智能温控表，智能温控表根据升温斜率计算实时指定温度值，并将实时指定温度值和实时检测温度进行对较计算后，向智能电源输入信号控制智能电源调整输出电流，从而改变加热装置的加热效率。

2.如权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述智能温控表采用PID算法计算对比实时指定温度和实时检测温度。

3.如权利要求2所述的温度控制系统，其特征在于，所述智能电源与所述控制平台连接，所述控制平台实时读取智能温控表记录的实时检测温度和智能电源的电气参数，当读取的实时检测温度超温或智能电源报警时，所述控制平台切断智能电源。

4.如权利要求3所述的温度控制系统，其特征在于，所述控制平台包括：PLC及与其连接的上位机，所述上位机上输入指定温度及升温斜率，由PLC传送至智能温控表。

5.如权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述控制平台还连接一异常提示装置。

6.如权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述加热装置采用加热片，所述温度传感器采用K型热电偶。

7.如权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述智能温控表选用具备自动演算功能和用户可编程功能的YOKOYAWA UT55A型。

8.如权利要求4所述的温度控制系统，其特征在于，所述各组控制加热装置内的智能电源采用一个IGBT智能直流电源，所述IGBT智能直流电源内设有至少一个独立配电系统，所述各独立配电系统分别与各组控制加热装置内的加热装置、智能温控表连接，所述IGBT智能直流电源采用RS485接口通讯连接。

9.一种温度控制方法，其特征在于，包括：

步骤1、向控制平台输入指定温度以及升温斜率；

步骤2、温度传感器实时检测其所在位置的实时检测温度，并将检测到的温度值反馈给智能温控表；

步骤3、智能温控表根据升温斜率计算实时指定温度值，并将实时指定温度值和实时检测温度进行对较计算后，向智能电源输入控制信号；

步骤4、智能电源根据控制信号调整输出电流，改变加热装置的加热效率。

10.如权利要求9所述的温度控制方法，其特征在于，所述步骤2还包括：

步骤2.1、控制平台实时读取智能温控表记录的实时检测温度和智能电源的电气参数，当控制平台读取到实时检测温度超温或智能电源报警时，控制平台切断智能电源并触发异常提示装置。