CN105739570A - 一种多模式温度控制实验教学装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多模式温度控制实验教学装置，包括多模式温度对象装置、温度检测变送模块、可编程序控制器模块以及上位工控机模块。通过在多模式温度对象装置中水平挡板的位置以及所述第1温室、第2温室通风孔的开口大小，灵活模拟多种温度控制过程，实现在不同复杂程度下的温度控制算法的实验教学和测试，包括单回路温度控制、双温室温度解耦控制、温度系统参数辨识、温度模型动态测试、温度系统预测控制等，既可作为高等院校控制课程的实验装置，也可为科研人员对温度过程控制系统的研究提供一个完善的物理模拟对象和实验平台。

Description

一种多模式温度控制实验教学装置

技术领域

本发明涉及温度检测与控制领域，具体涉及一种多模式温度控制实验教学装置。

背景技术

在钢铁、制药、机械、化工等工业生产过程中，温度是极为普遍又极为重要的热工参数之一，直接影响着生产安全、产品质量和产量等重要生产指标。

温度控制系统通常由被控对象、测量装置、调节器和执行机构等部分构成。被控对象是一个装置或一个过程，它的温度是被控制量。测量装置对被控温度进行测量，并将测量值与给定值比较，若存在偏差便由调节器对偏差信号进行处理，再输送给执行机构来增加或减少供给被控对象的热量，使被控温度保持到给定值。

由于实际生产中温度对象普遍存在大时滞、非线性等特点，对其精确控制具有相当的难度，所以温度控制一直是自动控制类课程教学的重要内容。目前各个高校现有的过程控制实验教学装置大多采用单回路水温对象，模拟带延迟的一阶惯性温度对象，控制算法采用PID控制。

申请号为CN201210210267.4的发明公开了一种单回路快速温度控制实验教学装置，包括有被控对象、传感器、温度变送器、智能调节仪表、调压模块、上位机，热源采用卤钨灯，能够实现快速升温和冷却，智能调节仪表通过RS232通讯口与上位机相连接实现控制量的输出，上位机装有组态软件，通过PID参数的调节，可以使系统具有较为满意的动态性能指标，并能够记录系统的实时和历史数据、曲线。

申请号为CN201520188973.2的发明公开了一种新型计算机温度控制实验装置，包括温度检测电路、放大电路、A/D电路、驱动电路、升降温电路、单片机、显示电路、报警电路、按键电路、实验箱、上位机和通信模块。

申请号为CN201220324286.5的实用新型专利提供了一种温度控制实验箱，包括主箱体、控制箱、箱盖、支架、加热器、温度传感器、水位控制杆和磁悬浮。适合各种中小企业做简单实验时使用，操作更加方便；具有结构简单，维修方便，加工成本低等优点。

申请号为CN200920108387.7的实用新型提出了一种设计简单，且在达到迅速改变被测液体温度的同时又能够充分利用液体资源的一种温度控制实验设备，包括液体容器，所述液体容器设有带阀门的进水管和带阀门的出水管。

申请号为CN201420143845.1的实用新型公开了一种热敏器件特性及温度控制实验装置，包括封装有热敏器件的受热体、外接电阻箱、白炽灯、用于根据受热体和外接电阻箱的阻值的大小关系来控制白炽灯开关，可直观的表示受热体阻值的变化规律。

中南大学的周璇等设计了一种水箱温度控制系统实验装置，水箱温度由可控硅及加热棒升温，可以开展数字PID控制、参数辨识、控制周期调整、串级控制、比值控制、自校正控制等多种实验。

以上装置大多包括一个固定容积的可加热对象，提供加热、降温设施，可以进行简单温度控制实验。但是由于温度对象简单，被控对象特性可扩展性差，现有的温度实验装置并不能很好地模拟实际生产过程中多容耦合、大时滞、非线性、温度场效应等复杂温度控制场景及过程，在进行实验教学过程中存在较大的局限性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种多模式温度控制实验教学装置，通过多种实验模式的设置，可以灵活模拟生产过程多种温度对象的控制场景，实现不同复杂度控制算法的实验教学和测试。

一种多模式温度控制实验教学装置，包括：

多模式温度对象装置，为长方体空腔，通过水平挡板隔离成上下两个独立的温室，每个温室配置有受控于加热控制器的加热装置、受控于散热控制器的散热装置和风门开启状态受控于风门执行器的通风孔，所述水平挡板沿水平方向可抽拉以调节两个温室的连通情况；

温度检测变送模块，包括用于采集每个温室内的温度的温度传感器单元以及用于对温度传感器单元采集到的温度信号进行标准化处理的温度变送器单元；

可编程序温度控制模块，用于接收温度检测变送模块发送的温度信号并通过加热控制器、散热控制器、风门执行器分别控制加热装置、散热装置和通风孔的风门以对各个温室进行温度调控。

本发明中加热装置均为1个由双向晶闸管驱动的加热电路；散热装置均为1个可自动调节转速的散热风扇。

所述加热电路接收控制系统(包括可编程序温度控制模块、加热控制器、散热控制器和风门执行器)输出的脉宽调制(PWM)输出信号，控制运行于过零触发方式的晶闸管电路，实现加热功率控制。

所述散热风扇接受控制系统输出的脉宽调制(PWM)输出信号，将风扇电源的开关频率设为固定值，通过改变其占空比来调节风扇的速度。当温室内风扇、通风孔打开时，温室内的通风量正比于风扇转速，并受通风孔开孔面积的影响，不同的风速会使温室内产生不同的流场形态，从而影响温度场分布形态。

本发明的控制系统可以通过开关切换将实验装置设置于手动控制状态，以便对装置进行手动调试。

本发明中水平挡板与长方体腔体的底面平行，可在长方体空腔的内部设置卡槽以安设水平挡板。作为优选，所述卡槽设有三个工位(分别为第1工位、第2工位和第3工位)，水平挡板可沿水平方向抽取至以上三个工位上：

当水平挡板抽取至第1工位时(此时水平挡板位于深入腔体的一侧与第1工位齐平)，所述水平挡板(即水平挡板)全关闭状态，对应第1种温度对象实验模式，在此模式下，空腔(即长方体腔体)被完全分割为上下两个独立的温室(上面的温室称为第1温室，下面的小温室称为第2温室)。

当水平挡板抽取至第2工位时，此时挡板处于半闭合状态，对应第2种温度对象实验模式，在此模式下，上下两个温室之间半闭合状态，空气可以通过中间的半开截面流通。

当水平挡板抽取至第3工位时，挡板全开模式，对应第3种温度对象实验模式，在此模式下，上下两个小温室打通，合为一个温室。

因此，通过将所述水平挡板的抽取至不同工位，可以模拟两个温室之间温度的不同耦合状态。每个温室都装有一个通风孔及风门执行器，通过调节风门执行器可以自动改变通风孔的开启大小，从而改变各个温室与温室外空气对流的程度。

作为优选，所述的多模式温度控制实验教学装置，还包括与可编程序温度控制模块进行通信连接的上位工控机模块。

本发明中可编程序温度控制模块通过RS232通讯口与上位工控机模块相连，工控机上装有组态软件人机界面，通过控制参数的调节，可以使系统具有较为满意的动态性能指标，并能够记录系统的实时和历史数据、曲线。

温度传感器单元包括若干个分设在两个温室中的温度传感器，且每个温室内均分别设置在两个温室内，每个温室中有一个温度传感器设置在其空间几何中心位置作为控温传感器，且每个温室内除控温传感器外其余温度传感器均匀分布在其体对角线上。

本发明中温度传感器单元包括10个温度传感器，每个温室中设有5个温度传感器，即分别以水平挡板隔离得到的两个温室作为第1温室和第2温室。依次将10个温度传感器命名为第1传感器、第2传感器、第3传感器、第4传感器、第5传感器、第6传感器、第7传感器、第8传感器、第9传感器和第10传感器，其中，第1传感器、第2传感器、第3传感器、第4传感器、第5传感器位于第1温室内；第6传感器、第7传感器、第8传感器、第9传感器和第10传感器位于第2温室内。作为优选，本发明的温度传感器均采用高精度PTl00铂电阻器。

所述第3、第8温度传感器分别置于第1温室、第2温室的中心点分别作为第1、第2温室的控温传感器。

所述第1、第2、第4、第5传感器分别均匀分布于第1温室对角截面的对角线上，用于测量第1温室温度场的特征点温度；所述第6、第7、第9、第10传感器分别均匀分布于第2温室对角截面的对角线上，用于测量第2温室温度场的特征点温度。

所述第1至第10传感器(即10个温度传感器)的输出信号连接至温度变送器单元，由温度变送器单元将温度传感器采集到信号转为为可直接由可编程温度控制模块处理的标准温度信号。

所述第1温室、第2温室的加热控制器、散热电扇控制器、风门执行器以及温度测量变送模块发送出的标准温度信号均接入可编程温度控制模块。

作为优选，每个温室均设有超温自保护装置，当温室温度超过预设最高温度时，自动关闭加热装置，并自动开启风门执行器，将通风孔全开以散热。

进一步优选，预设最高温度为80℃。即所述第1温室及第2温室中的温度设定值均不高于80℃，即所述的温度对象装置中第1温室及第2温室中的加热装置的温度设定值均不高于80℃。

所述温度对象装置的材质为耐热有机玻璃材料，其长、宽、高分别为35cm、35cm及70cm。选用耐热有机玻璃材料，具有易加工、透明度好、耐热温度高以及外观优美的特点。

进一步优选，所述通风孔为圆形，且一个温室的通风孔的孔径为10cm，另一个温室的通风孔的孔径为5cm。

本发明的多模式温度控制实验教学装置通过设置所述多模式温度对象装置水平挡板的位置以及所述第1温室、第2温室通风孔的开口大小，可以灵活模拟多种温度控制过程，通过控制系统可以实现多种温度控制实验，包括单回路温度控制、双温室温度解耦控制、温度系统参数辨识、温度模型动态测试、温度系统预测控制等，既可作为高等院校控制课程的实验装置，也可为科研人员对温度过程控制系统的研究提供一个完善的物理模拟对象和实验平台。

附图说明

图1为本发明多模式温度控制实验教学装置组成示意图；

图2为本发明多模式温室对象装置结构示意图；

图3第1温室内温度场温度特征点分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明多模式温度控制实验教学装置做详细描述。

如图1所示，本实施例的多模式温度控制实验教学装置包括多模式温度对象装置、温度检测变送模块、可编程序控制器模块以及上位工控机模块。

多模式温度对象装置，由耐热有机玻璃材料制作的长方体腔体，长、宽、高分别为60cm、40cm及30cm。

如图2所示，多模式温度对象装置在高度居中位置设有一块水平横截设计的可抽取挡板(即水平挡板)，水平挡板与长方体腔体的底面平行，本实施例中在长方体空腔的内部设置卡槽以安设水平挡板。

水平挡板将长方体腔体隔离成为两个独立的温室，分别为第1温室、第2温室，通过温室装置的水平挡板分割；对应所述第1种实验模式，所述第1、第2温室独立；对应所述第2种实验模式，所述第1、第2温室之间半闭合，空气可以通过中间的半开截面流通；对应所述第3种实验模式所述第1、第2温室之间打通，合为一个温室。

挡板位置通过1个可以手动调节的固定槽卡被设计成3种固定位置(即工位)，分别为第1工位、第2工位和第3工位，水平挡板可沿水平方向抽取至以上三个工位上，对应3种温度对象特性实验模式：第1实验模式、第2实验模式及第3实验模式。

当水平挡板抽取至第1工位时(此时水平挡板位于深入腔体的一侧与第1工位齐平)，所述水平挡板(即水平挡板)全关闭状态，对应第1种温度对象实验模式，在此模式下，空腔(即长方体腔体)被完全分割为上下两个独立的温室(上面的温室称为第1温室，下面的小温室称为第2温室)。

当水平挡板抽取至第2工位时，此时挡板处于半闭合状态，对应第2种温度对象实验模式，在此模式下，上下两个温室之间半闭合状态，空气可以通过中间的半开截面流通。

当水平挡板抽取至第3工位时，挡板全开模式，对应第3种温度对象实验模式，在此模式下，上下两个小温室打通，合为一个温室。

每个温室配置有受控于加热控制器的加热装置、受控于散热控制器的散热装置和风门开启状态受控于风门执行器的通风孔(圆形)，第1温室和第2温室的侧壁上的圆形通风孔分别为第1通风孔、第2通风孔，第1通风孔设置在第1温室右侧上角、第2通风孔设置在第2温室右侧下角；第1温室通风孔直径为10cm，第2温室通风孔直径为5cm。

相应的风门执行器，分别为第1风门执行器、第2风门执行器；第1风门执行器安装在第1温室的通风孔上、第2风门执行器安装在第2温室通风孔上；通过调节第1风门执行器、第2风门执行器分别调节第1通风孔、第2通风孔的通风口大小。

本实施例中加热装置包括第1加热装置(加热电路1)和第2加热装置(加热电路2)；由双向晶闸管驱动，第1加热装置安装在第1温室内左侧居中位置、第2加热装置安装在第2温室内左侧居中位置；

散热装置包括第1散热装置(风扇1)和第2散热装置(风扇2)，分别安装在第1温室前壁居中、第2温室后壁居中位置。

散热控制器接受控制系统输出的脉宽调制(PWM)输出信号，风扇转速连续可调。

当温室内风扇、通风孔打开时，温室内的通风量正比于风扇转速，并受通风孔开孔面积的影响，不同的风速会使温室内产生不同的流场形态，从而影响温度场分布形态；

温度检测变送模块，包括用于采集每个温室内的温度的温度传感器单元以及用于对温度传感器单元采集到的温度信号进行标准化处理的温度变送器单元。

本实施例中温度传感器单元包括10个温度传感器(本实施例为高精度PTl00铂电阻器)，分别为第1传感器、第2传感器、第3传感器、第4传感器、第5传感器、第6传感器、第7传感器、第8传感器、第9传感器、第10传感器，其中第1～5温度传感器置于第1温室分布情况如图3所示，第6～10温度传感器置于第2温室。

第3、第8温度传感器分别置于第1温室、第2温室的中心点分别作为第1、第2温室的控温传感器。第1、第2、第4、第5传感器分别均匀分布于第1温室对角截面的对角线上，用于测量第1温室温度场的特征点温度；所述第6、第7、第9、第10传感器分别均匀分布于第2温室对角截面的对角线上，用于测量第2温室温度场的特征点温度。

可编程序温度控制模块，用于接收温度检测变送模块发送的温度信号并通过加热控制器、散热控制器、风门执行器分别控制加热装置、散热装置和通风孔的风门以对各个温室进行温度调控。

上位工控机模块，与可编程序温度控制模块进行通信连接。

本实施例中控制系统采用可编程序控制器DCS控制系统，可编程序温度控制模块采用PLC机柜实现。

为了将加热控制器、散热控制器、风门执行器以及温度检测变送模块的数据发送给上位机进行显示、监控，还需要设置数据采集单元，第1温室、第2温室的加热控制器、散热控制器、风门执行器以及温度检测装置的输入输出数据通过数据采集单元与控制系统连接。

本实施例的数据采集单元为1个16路的模拟量输入输出采集板卡以及1个8路数字量输入输出数据采集板卡，直接集成在可编程序温度控制模块中，通过PLC机柜将实验装置与上位机(即上位工控机模块)连接，实现上位机对各个数据的实时监控。

本发明实验装置在控制系统(即上位工控机模块)中应用多变量控制技术，可以进行多变量系统的设计，不仅可以避免或减弱各个被控变量间的耦合，而且还能达到一定的优化指标，使系统达到更高的控制水平。

不仅如此，控制系统可以通过开关切换将实验装置设置于手动控制状态，以便对装置进行手动调试。

上位工控机模块通过智能温度控制算法对温度对象进行温度检测与控制，且依据温室热量平衡方程式进行控制。温室热量平衡方程式构建原理如下：

建立温室装置热平衡模型，如下所示：

ΔQ＝Q_heat+Q_vent+Q_cac(1)式中：ΔQ为温室内部空气的显热增量，单位为W；

$\mathrm{\Δ}Q={\mathrm{V\ρc}}_p\frac{\∂T_{ai}}{\∂t}$

其中，

V：温室内部空间的体积，单位为m³；

ρ：温室内部空气的密度，单位为kg/m³；

c_p：温室内部空气的比热，单位为J/(kg·K)；

T_ai：温室内部空气的温度，单位为K；

Q_heat：加热能量(不加热时忽略)，单位为W；

Q_vent：通风热交换能量，单位为W；

Q_vent＝ρc_p(T_ao-T_ai)VR(2)

其中，

ρ：温室内部空气的密度，单位为kg/m³；

c_p：温室内部空气的比热，单位为J/(kg·K)；

V：为通风孔有效的通风面积(m²)；

R：通风率系数，单位为ms^-1；

T_ao：温室外部的温度，单位为K；

T_ai：温室内部的温度，单位为K；

Q_cac：与外界热传导能量，单位为W；

Q_cac＝q_i*A_c＝h_ciA_c(T_ao-T_ai)(3)

其中，

q_i：热流密度，单位为wm^-2；

h_ci：空气的导热系数，单位为wm^-1k^-1；

A_c：温室传热表面积，单位为m²；

T_ao：温室外部的温度，单位为K；

T_ai：温室内部的温度，单位为K；

综上所述，可得到温室热量平衡方程式为：

${\mathrm{Vpc}}_p\frac{\∂T_{ai}}{\∂t}={\mathrm{AR}}_n+h_{ci}{A}_c(T_{ai}-T_{ao})+{\mathrm{\ρc}}_p(T_{ao}-T_{ai})VR---\left(4\right)$

基于本实施例的多模式温度控制实验教学装置可进行如下实验：

实验1、温度场的标定实验

将温室加热电路加热升温，并稳定在某一预设的实验温度，同时测量温室内多点温度，摸清温室内温度场温度分布规律。其测试要求、测试点数量及位置、测试温度、测试顺序与方法、重复测试等方案可以根据事先的实验目的进行具体规划。具体步骤如下：

●根据前面的温室热平衡模型分析可知，加热电路、通风孔、散热风扇等均对温室内的温度产生影响，温室内空间的温度不可能是均匀一致的，为了测定温室内的温度场分布特征，必须标定温室内温度分布。

●标定时除了固定安装的第1-第10温度传感器，另外需要1个可移动温度传感器。

●以固定的热电阻基准，把炉温升至实验设定的温度水平，并恒定，而后移动可移动的热电阻位置，测得不同位置上的温度值，并记录。

●根据数据绘制温度场变化特征图。

实验2、温室动态控制模型的建模实验

以最常用的阶跃响应法为例，其基本思想是通过实验获得被控变量在控制量一定的阶跃激励下的响应曲线。

本发明温度的温度范围为10℃～80℃，希望达到调节时间短、超调量为零且稳态误差在1℃内的技术要求。一般情况下其动态模型可用一阶惯性滞后环节来描述。其传递函数为:

其中：

K为过程对象的静态增益

T为过程对象的时间常数

τ为过程对象的纯滞后时间

目前工程上常用的方法是对过程对象施加阶跃输入信号，测取过程对象的阶跃响应，然后由阶跃响应曲线确定过程的近似传递函数。

具体实验步骤为：

●选择第1温室作为被控对象(即被控的过程对象)，将水平挡板置于第1种实验模式位置。

●打开控制系统及实验对象电源开关(先合上空气开关，再按启动按钮)，打开实验软件并登录系统。

●设置上位机组态软件，将控制回路输出置于手动状态。

●将第1通风孔置于30％开度初始状态。

●将加热电路加热功率置于10％初始位置，待系统稳定后，开始对第1温室温度对象进行动态特性测试实验。

●通过控制系统手动改变加热电路功率至40％(阶跃信号)，同时记录第1温度传感器的温度检测数据或阶跃响应曲线。然后根据已给定对象模型(式5)的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。

●通过改变输入阶跃信号大小，重复以上步骤过程，并记录多组实验数据。

●实验结束，关闭装置。

实验3、单回路温度控制实验

根据前述温度实验装置的第1种实验模式，针对第1温室、第2温室分别进行独立的温度闭环控制实验，应用临界比例度法、阶跃反应曲线法和整定单回路控制系统的PID参数来完成第一步的PID控制。

具体实验步骤为：

●选择第1温室作为被控对象，将水平挡板置于第1种实验模式位置。

●打开控制系统及实验对象电源开关(先合上空气开关，再按启动按钮)，打开实验软件并登录系统。

●设置上位机组态软件，将控制回路输出置于手动状态。

●将第1通风孔置于30％开度初始状态。

●将第1散热风扇置于10％初始转速。

●设置上位机组态软件中的PID控制参数初始值，P为100％、I为0，D为5秒。

●设置第1温室的温度控制设定值为50℃。

●打开第1加热电路，升温，并将温度控制回路置于闭环状态。

●以固定时间采样周期采集第1温室中第1温度传感器的温度值。

●进入上位机控制软件监控画面，观察温度变化，当温度趋于平衡时，记录PID参数及温度值。如温度难以稳定，手动调节PID控制参数，使其稳定。并记录此时的PID参数。

●在温度设定值、通风孔开度不变的情况下，改变散热风扇转速，重复以上步骤过程，并记录多组实验数据。

●在温度设定值、散热风扇转速不变的情况下，改变通风孔开度，重复以上步骤过程，并记录多组实验数据。

●通过改变设定值大小，重复以上步骤过程，并记录多组实验数据。

●实验结束，关闭装置。

实验4、温度解耦控制实验

常规PID控制中影响被控区域温度稳定性的因素主要有2个：区域内部热源的变化和区域间温度耦合量的变化。由于各个温室内部热源加热的波动，导致被控系统的温度波动；由于各区域存在温度波动，相邻区域间就存在温度差的波动，这种波动通过导热介质形成了区域间变化的温度场耦合，进一步造成了被控系统的波动。

PID控制方法能基本实现2个温室温度的自动调节，但是当2个温室之间相互耦合程度加剧的情况下，PID的参数整定会很复杂，而且控制速度慢、系统超调大，控制效果并不十分理想。

此次可以采用前馈补偿法来完成解耦工作，即把第1温室温度调节输出对第2温室的影响看成是扰动作用，然后应用前馈控制的原理，解除控制回路间的耦合。

三、实验教学软件功能设计

教学软件的设计目标在于实现完整的实验流程管理，包括数据采集、数据分析、实验计划、人员登记等环节。充分考虑实验的复杂性，在实验过程中的关键步骤给予可选提示。实验采集数据时，可以直观地看到过往合理数据的分析结果。具体功能简述如下：

1)、传感器的信息监测：采集各种传感器信息，并实时显示在屏幕上(即上位机控制模块的显示平面上)，便于观察。

2)、温室设备控制模块：可以控制对应的各个温度调节模块，比如温室对象装置内的加热电路(即加热装置)、散热风扇(即散热装置)、通风孔执行器(即风门执行器)等。根据设定的控制方式，可以采用手动控制(直接从屏幕上点击要控制的设备)、自动控制两种模式。而且不同的设备还可以单独设定采用不同的控制策略。

3)、报警功能：当温度对象装置温度超限时会发生高温报警，使实验装置具有一定的安全性。

4)、数据记录模块：该模块可以完成从控制器中下载已经存储的各种数据，既有传感器数据，也有各种控制设备的状态数据，并且可以通过图形或报表的方式将其表现在屏幕上，有利于使用者观察、分析数据。同时可以将数据保存成通用的文本格式，使用其他软件来分析数据。

5)、事件记录功能：可以保存设备操作的记录，或者其他的任何事件的记录，这些记录可以提供使用者了解对该设备的操作次数和状态。

6)、屏幕显示项目设定：使用者可以自己设定屏幕显示的项目，比如各种传感器的信息，设备的状态，或者是一些图片，能让使用者更加一目了然的了解温室的状况。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多模式温度控制实验教学装置，其特征在于，包括：

多模式温度对象装置，为长方体空腔，通过水平挡板隔离成上下两个独立的温室，每个温室配置有受控于加热控制器的加热装置、受控于散热控制器的散热装置和风门开启状态受控于风门执行器的通风孔，所述水平挡板沿水平方向可抽拉以调节两个温室的连通情况；

温度检测变送模块，包括用于采集每个温室内的温度的温度传感器单元以及用于对温度传感器单元采集到的温度信号进行标准化处理的温度变送器单元；

可编程序温度控制模块，用于接收温度检测变送模块发送的温度信号并通过加热控制器、散热控制器、风门执行器分别控制加热装置、散热装置和通风孔的风门以对各个温室进行温度调控。

2.如权利要求1所述的多模式温度控制实验教学装置，其特征在于，还包括与可编程序温度控制模块进行通信连接的上位工控机模块。

3.如权利要求1所述的多模式温度对象装置，其特征在于，温度传感器单元包括若干个分设在两个温室中的温度传感器，每个温室中有一个温度传感器设置在其空间几何中心位置作为控温传感器。

4.如权利要求1所述的多模式温度对象装置，其特征在于，每个温室内除控温传感器外其余温度传感器均匀分布在其体对角线上。

5.如权利要求1所述的多模式温度对象装置，其特征在于，每个温室均设有超温自保护装置，当温室温度超过预设最高温度时，自动关闭加热装置，并自动开启风门执行器，将通风孔全开以散热。

6.如权利要求1所述的多模式温度对象装置，其特征在于，预设最高温度为80℃。

7.如权利要求1～6中任意一项所述的多模式温度对象装置，其特征在于，所述温度对象装置的材质为耐热有机玻璃材料，其长、宽、高分别为35cm、35cm及70cm。

8.如权利要求6所述的多模式温度对象装置，其特征在于，所述通风孔为圆形，一个温室的通风孔的孔径为10cm，另一个温室的通风孔的孔径为5cm。