CN106444918A - 一种适用于工业级3d打印机的温度控制系统 - Google Patents

一种适用于工业级3d打印机的温度控制系统 Download PDF

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高佳旺
代拴师
赵华兴
姚旭东
弓兴隆
侯继伟
张强
李明亮
钱远宏
刘莹莹
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/30—Automatic controllers with an auxiliary heating device affecting the sensing element, e.g. for anticipating change of temperature

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Abstract

本发明公开了一种适用于工业级3D打印机的温度控制系统，属于3D打印机技术领域，该系统可以快速达到工业级3D打印设备的设定温度和稳定保持成型仓内温度。该温度控制系统，包括测温仪、AD转换模块、可编程逻辑控制器PLC、PID控制模块、固态继电器；避免了当前的3D打印设备均存在温度控制不稳定、预热时间过长或者达不到预设温度等情况，甚至出现影响打印工件质量的情况，能够适用于金属型和非金属型工业3D打印机，可以提高温度系统的实时性和稳定性。

Description

一种适用于工业级3D打印机的温度控制系统
技术领域
本发明属于3D打印机技术领域，涉及针对工业级3D打印设备的温度控制，尤其涉及一种可以快速达到工业级3D打印设备的设定温度和稳定保持成型仓内温度的控制系统。
背景技术
工业级3D打印机，根据工艺需求均需要配备加热系统，加热系统的作用主要体现以下两个方面：一是保证打印原材料迅速达到工艺要求的温度值；二是保证成型缸内的温度保持在一定的范围内。温度系统的控制直接影响打印工件的质量，所以温度控制在系统的工作中起着至关重要的作用。
当前的3D打印设备均存在温度控制不稳定、预热时间过长或者达不到预设温度等情况，甚至出现影响打印工件质量的情况，根据该类问题，在此提出一种基于PID的温度控制系统及控制方法。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种适用于工业级3D打印机的温度控制系统。可以快速达到工业级3D打印设备的设定温度和稳定保持成型仓内温度。
实现本发明的技术解决方案为：一种适用于工业级3D打印机的温度控制系统，包括测温仪、AD转换模块、可编程逻辑控制器PLC、PID控制模块、固态继电器；所述的测温仪检测3D打印机的成型仓内的温度，并把温度数值传递给AD转换模块；所述的AD转换模块把检测的温度模拟量转化为温度数字量并且传送给可编程逻辑控制器PLC；所述的可编程逻辑控制器PLC将AD转换模块输出的温度数字量与目标温度值进行比较，并根据当前采集的温度数字量与目标温度值的差异，按所述的PID控制模块控制调节规律进行运算，运算结果输出控制所述的固态继电器通断时间；所述的固态继电器的一端连接电源端，固态继电器的另一端连接成型仓内的加热丝的一端，加热丝的另一端连接接地端；固态继电器通断即实现了对加热丝与电源的通断控制。
优选地，加热丝用涂有热反射材料的灯罩将加热丝的上部半覆盖。
优选地，还包括温度报警装置，如果温度过高，则进行报警。
优选地，AD转换模块把温度数字量输出给可编程逻辑控制器PLC，若可编程逻辑控制器PLC判断得到的温度超过报警值，则PLC控制模块控制高温报警装置装置进行报警。
优选地，测温仪与AD转换模块连接，AD转换模块与可编程逻辑控制器PLC相连接，可编程逻辑控制器PLC与PID控制模块连接，PID控制模块与固态继电器相连接。
优选地，PLC控制模块连接高温报警装置。
本发明的技术效果是：
避免了当前的3D打印设备均存在温度控制不稳定、预热时间过长或者达不到预设温度等情况，甚至出现影响打印工件质量的情况。并且不具有过高温报警和过高温保护装置。
该发明能够适用于金属型和非金属型工业3D打印机，可以提高温度系统的实时性和稳定性。
附图说明
图1本发明的一种适用于工业级3D打印机的温度控制系统组成原理框图。
其中，A/D--AD转换模块，PLC-可编程逻辑控制器PLC，PID---PID控制模块，SSR--固态继电器，温度测温仪简称测温仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详细地描述。
如图1所示，本发明一种适用于工业级3D打印机的温度控制系统，为一种基于PID的温度控制系统，包括测温仪、AD转换模块、可编程逻辑控制器PLC、PID控制模块、固态继电器。
放在工业级3D打印机成型仓口部的测温仪，用于获取成型仓内的实时温度。
测温仪与AD转换模块连接，测温仪将采集的温度模拟量传送给AD转换模块。
AD转换模块与可编程逻辑控制器PLC相连接，AD转化模块将测温仪传递过来的模拟量温度值转化为数字量，并将其传送给可编程逻辑控制器PLC。
可编程逻辑控制器PLC与PID控制模块连接，可编程逻辑控制器PLC存贮相关的设置参数，并且将温度差值传递给PID控制模块。
可编程逻辑控制器PLC将AD转换模块输出的温度数字量(该值)与(目标温度值)设定值进行比较，并根据当前采集的温度值与设定值的差异，并按PID控制模块的控制调节规律进行运算，运算结果输出控制固态继电器(SSR)通断时间。PID控制模块的控制调节规律采用现有的控制调节规律。
PID控制模块与固态继电器相连接，PID控制模块根据温度差值来控制输出量(控制固态继电器的通断)，继而控制固态继电器的通断时间。
固态继电器的一端连接电源，固态继电器的另一端连接成型仓内的加热丝的一端，固态继电器通断即实现了对加热丝与电源的通断控制；加热丝的另一端接地。
进一步地，为了提高加热效率，加热丝用涂有热反射材料的灯罩将加热丝的上部半覆盖，可以避免热量向成型仓口部散失，使更多的热量传递给成型仓。
进一步地，针对异常情况，设置了过高温报警装置，可以提醒工作人员采取相应的措施。温度报警装置与可编程逻辑控制器PLC连接，如果温度过高，则进行报警。
进一步地，AD转换模块把温度数字量输出给可编程逻辑控制器PLC，若可编程逻辑控制器PLC判断得到的温度超过报警值，则PLC控制高温报警装置装置进行报警。

Claims (6)

1.一种适用于工业级3D打印机的温度控制系统，其特征在于，包括测温仪、AD转换模块、可编程逻辑控制器PLC、PID控制模块、固态继电器；
所述的测温仪检测3D打印机的成型仓内的温度，并把温度数值传递给AD转换模块；
所述的AD转换模块把检测的温度模拟量转化为温度数字量并且传送给可编程逻辑控制器PLC；
所述的可编程逻辑控制器PLC将AD转换模块输出的温度数字量与目标温度值进行比较，并根据当前采集的温度数字量与目标温度值的差异，按所述的PID控制模块控制调节规律进行运算，运算结果输出控制所述的固态继电器通断时间；
所述的固态继电器的一端连接电源端，固态继电器的另一端连接成型仓内的加热丝的一端，加热丝的另一端连接接地端；固态继电器通断即实现了对加热丝与电源的通断控制。
2.根据权利要求1所述的一种适用于工业级3D打印机的温度控制系统，其特征在于，加热丝用涂有热反射材料的灯罩将加热丝的上部半覆盖。
3.根据权利要求1所述的一种适用于工业级3D打印机的温度控制系统，其特征在于，还包括温度报警装置，如果温度过高，则进行报警。
4.根据权利要求1所述的一种适用于工业级3D打印机的温度控制系统，其特征在于，AD转换模块把温度数字量输出给可编程逻辑控制器PLC，若可编程逻辑控制器PLC判断得到的温度超过报警值，则PLC控制模块控制高温报警装置装置进行报警。
5.根据权利要求1所述的一种适用于工业级3D打印机的温度控制系统，其特征在于，测温仪与AD转换模块连接，AD转换模块与可编程逻辑控制器PLC相连接，可编程逻辑控制器PLC与PID控制模块连接，PID控制模块与固态继电器相连接。
6.根据权利要求1所述的一种适用于工业级3D打印机的温度控制系统，其特征在于，PLC控制模块连接高温报警装置。
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