CN1055612A - 通用型密封恒温的工业控制器 - Google Patents

Abstract

一种通用型密封恒温的工业控制器，是由绝热材 料制作的箱体、箱盖及安放其中的控制介面所组成。 整个箱体合盖后密封严实，箱盖上有个缺口，其内侧 的吸热板，外侧的散热板及夹在其间的电致冷器偶件 组成散热构成并利用工业控制系统的控制介面自身 固有的功能作为温度控制系统，通过输出脉冲的频率 和脉宽占空比来调节电致冷器偶件的工作，控制温升 而达到恒温，装置结构简单，无机械运行，无能点，无 噪音，是比较实用的一种工业控制器。

Description

本发明涉及一种通用型的密封恒温的工业控制器，属于机电一体化的工业控制装备技术领域。

机电一体化是当前世界机械电子技术和产品发展的主要趋势，也是世界工业技术进步的必然结果。机电一体化的基本技术组成实际上并不是非常复杂的，关键是用微电子技术改造传统产业和开发数字化、自动化、智能化的机电产品。通常采用的控制中心-计算机将是通用设备，安装在标准规范的机房里工作，由主控计算机通过标准串行接口或专用接口和放置在被控设备近旁的工业控制器相连，机电一体化的工业控制器实际上就是一个计算机网络和机械装置的通用的交会介面，通过工业控制器来控制各个执行元件和传感装置。因此，工业控制器因其就地分布在各个工业装置的近旁而工作环境条件远不及机房那样优势，甚至有时是很恶劣的。例如在油田里野外风沙、灰尘多;海上采油平台上潮湿和盐雾会对印刷板产生很强的腐蚀作用等。而目前的工业控制器多采用开放式，远不能适应各种恶劣环境无法正常工作，对于由许多个控制介面所组成的就地分布式控制装置，申请人曾于89年8月提出过一种密封型的带有其间充有致冷工质的流体通道的RTU箱体结构的发明专利申请（专利申请号为89106324.2）。然而，对于一些只有一、二个控制介面组成的就地工业控制器，如果也放置到这种机箱里，则显得代价过于昂贵和技术过于复杂，维护工作量之大，也甚不相称。如果将就地放在普通开放式的机箱里，虽然也能工作一段时间，并可在设备投资上节省开支，但是，毕竟与机电一体化的整体电力电子技术设备是不相宜的。须知，控制介面通常是包括输出/输入接口的电力电子器件、敏感器件及其控制电路的，它是中心信息处理装置（通常由计算机担任）和机械本体（机械结构、执行机构）间的接口，是机电一体化的基本和重要的组成部分之一，它的工作质量和可靠性直接关系到整个机电一体化装备的工作正常与可靠性的高低。

本发明的目的是为只需装有一、二个控制介面的工业控制器提供一种通用型的密封恒温的分布式工业控制器。

本发明的结构装置如图1所示，它包括有箱体4、箱盖5、电路板1与其上的元器件2、直流电源3等，其特征是用绝热材料制作的箱体4上有一个合盖后与之严密封实、能将箱内外的空气相隔绝的箱盖5，电路板1与其上的元器件2、直流电源3构成的控制介面位于箱体4内部的底板上，在箱盖5的中间有一个缺口，在缺口内侧的箱盖顶壁上装有吸热板6，在缺口外侧箱盖的外表面上装有散热板8，在箱盖的缺口-即吸热板与散热板两者之间的空腔-里装有电致冷器偶件7。

图2是本发明的电控原理示意图。图中9是在控制介面上安装的一个温度采集（敏感）单元，它占据了工业控制介面上的一个输入模块的安装位置，10是控制介面上的一个数字开关量的输出执行模块，11是VMOS功率管，12是电致冷偶件，图中虚线框1表示控制介面的面路板。其工作原理是这样的：温度采集单元9实时敏感采集箱内的温度数值，与就地控制机所采集的其他参数同时输送到中央计算机，计算机在处理整批参数时，同时处理温度敏感单元9的数据并与设定的温度参数比较。如果箱内温度在设定的范围之内，本控制电路中没有信号输入，处于停机状态。如果箱内温度高于设定的温度值，计算机将输出信号使输出执行模块10动作，输出模块10就产生占空比受控的脉冲信号控制VMOS管来相应开关电致冷器的电源。这时，计算机会根据敏感温度单元9输入的箱内温度实时值与设定值对照而调节输出模块10输出脉冲的占空比，从而调节电致冷器的致冷量，直到箱内温度平衡在设定值之内，在特别严寒的环境条件下也可以反向供电而向箱体内加温。

本发明的箱体、箱盖都是用木材、塑料等绝热材料制作的，也可以用隔热材料包复箱体内壁起到隔热作用。而且两者合盖后严密封实，使箱内空气与外部环境隔断，可不受外界环境中的灰沙、潮气、盐雾等的影响。应该指出的是在电缆进出箱体的地方也是密封性能良好的。本发明没有采取致冷工质在热管里的运动来降温，因控制介面只有一、二个，温升比较有限，采取在箱盖中间开缺口，其间装电致冷器而其上下侧分别安装导热性能良好的铝质薄板材料制成的散热板和吸热板来完成热交换功能而保持箱内的温度的稳定。当控制箱内由于电气元器件工作引起的温升使箱内温度升高时，位于箱盖内侧顶壁的吸热板就首当其冲地吸收热量，并由电致冷器偶件（一种由半导体材料制成的电能致冷的高频功率模块电力电子器件）来执行电能交换致冷，其吸收的热量则由位于箱盖顶的外表面上的散热板向外界发散。所以，本发明由电致冷偶件与散热板、吸热板组成散热构成，散热板和吸热板又兼作箱体的有机结构组成，致冷器件位于箱盖夹层中，不单独占用箱内空间，结构简单，设计巧妙。箱内与外界隔绝密封、箱体内超净恒温，有利于工业控制器上的元器件正常工作和延长使用寿命。

本发明的硬件只在控制介面上占用温度采集单元，输出执行模块和VMOS管各一个，就能有效地无起伏地控制箱内温升，控制精度高，耗电省。因为本发明可根据实际要求的致冷状态而实时调整功率输出模块的脉冲频率和脉冲的占空比，使箱内温度始终保持在最佳状态。没有机械运行部分、无触点、无火花、无噪音，也不需要机械维护，充分发挥了机电一体化的电力电子器件的长处，并且利用了工业控制系统的控制介面自身固有的功能作为温度控制系统，又采用VMOS功率管工作于脉冲开关状态，精度高、能耗少，主要控制功能由计算机存储器中的管理软件执行，也可用作高级恒温控制。总之，本发明是利用电子元器件工作时产生的热量作为保持恒温的热源，用电致冷偶件从箱内泵出的受脉冲量控制的热量来保持恒温的通用型密封恒温的工业控制器，尤其适合在野外或工作环境比较恶劣的工业装置附近作为控制介面使用。一般情况下，本发明工作在散热状态，如果在高寒地区的野外工作，也可将电致冷器偶件改换成电热功率器件而向箱内泵入热能以保持控制介面上的元器件正常工作。总之，普通设计的电路板，不需要进行特殊的热平衡设计就可安放在本发明装置中正常工作，而且扩充方便。

Claims (4)

1、一种通用型密封恒温的工业控制器，包括有箱体、箱盖、电路板与其上的元器件构成的控制介面，其特征是用绝热材料制作的箱体上有一个合盖后与之严密封实，能将箱内外的空气相隔绝的箱盖，电路板与其上的元器件构成的控制介面位于箱体内部的底板上，在箱盖的中间一个缺口，在缺口内侧的箱盖顶壁上装有吸热板，在缺口外侧箱盖的外表面上装有散热板，在箱盖的缺口--即吸热板与散热板两者之间的空腔--里装有电致冷器偶件。

2、如权利要求1所述的密封恒温的工业控制器，其特征是箱体和箱盖可以用木材，塑料等绝热材料制作，散热板和吸热板均用铝板加工制成。

3、如权利要求1所述的密封恒温的工业控制器，其特征是在控制介面上装有对电致冷器偶件的工作进行控制的一个温度采集（敏感）单元和一个用于驱动电致冷器偶件工作的VMOS管。

4、如权利要求1所述的密封恒温的工业控制器，其特征是在控制介面上装有直流电源。