CN112815612B - 一种基于家用电冰箱电气件温度控制测试系统控制方法 - Google Patents

一种基于家用电冰箱电气件温度控制测试系统控制方法 Download PDF

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D29/00—Arrangement or mounting of control or safety devices

Abstract

本发明公开了一种基于家用电冰箱电气件温度控制测试系统控制方法，涉及电冰箱电气件技术领域。本发明包括主程序、上位机控制通信程序和工控机PID控制器计算控制量程序。本发明通过设置三大程序，从而满足了客户任意设定所需的温度值的需求，提高了温度控制的精确性。

Description

一种基于家用电冰箱电气件温度控制测试系统控制方法
技术领域
本发明属于电冰箱电气件技术领域，特别是涉及一种基于家用电冰箱电气件温度控制测试系统控制方法。
背景技术
目前的家用电冰箱电气件环境温度控制仪器系统均是外置温度控制系统仪器，但对于温度的控制不够精准，不能任意设定所需的温度值，因此具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于家用电冰箱电气件温度控制测试系统控制方法，通过设置主程序、上位机控制通信程序和工控机PID控制器计算控制量程序，解决了现有的外置温度控制系统对于温度的控制不够精确的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种基于家用电冰箱电气件温度控制测试系统控制方法，包括主程序、上位机控制通信程序和工控机PID控制器计算控制量程序；
所述主程序包括以下步骤：
S1：开始；
S2：读取多路温度采集系统温度测量值Ts；
S3：读取测试系统温度目标值Tm；
S4：判断Tm-Ts＜0？若是，执行S5；若否，执行S8；
S5：判断Tm-Ts<-5？若是，执行S6；若否，执行S7；
S6：工控机PID控制器计算控制量，控制制冷控制板，压缩机启动；之后返回S2；
S7：工控机PID控制器计算控制量，驱动程控电源，半导体制冷片工作；之后返回S2；
S8：工控机PID控制器计算控制量，控制制热控制板，加热电阻丝启动；之后返回S2；
所述上位机控制通信程序包括以下步骤：
P1：开始；
P2：通过串口通讯初始化程控电源、制热控制板、制冷控制板是否正常，若是，进行P3；若否，系统报警，进行P7；
P3：通过串口通讯初始化多路温度采集系统是否正常，若是，进行P4；若否，系统报警，进行P7；
P4：通过串口通讯读取多路温度采集系统实时测量恒温箱内温度值Ts；
P5：将恒温箱内温度值Ts传入工控机并界面显示，MCGS组态软件显示；
P6：停机判读，若是，进行P7；若否，返回P4；
P7：关闭系统；
所述工控机PID控制器计算控制量程序包括以下步骤：
V1：开始；
V2：PID控制器参数初始化；
V3：读取多路温度采集系统温度测量值Ts；
V4：读取测试系统温度目标值Tm；
V5：计算e(k)＝Ts(k)-Tm；
V6：判断∣e(k)∣≤1？若是，进行V7；若否，调用经验参数值，进行V10；
V7：计算e(k-1)＝Ts(k-1)-Tm；
V8：计算e(k-2)＝Ts(k-2)-Tm；
V9：计算Δu(k)＝A×e(k)-B×e(k-1)+C×e(k-2)；其中
Figure GDA0003516242770000031
其中T为采样周期；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数；Kp为比例常数；KD为微分常数；
V10：输出控制参数值；返回V3。
一种家用电冰箱用电气件温度控制测试结构系统主要包括以下几个部分：
(1)1台工控机，主要功能为对数据采集、处理并对系统中其他各关键部件进行通讯控制，其界面采用MCGS组态软件控制界面；工控机安装有一块多串口卡，可以实现多路RS232串口的扩展或者是RS485串口的扩展；
(2)1套多路温度采集系统，包括温度传感器或者采用温度仪，用于测量恒温箱内部温度；将多路温度采集系统采集到的温度信号读取至工控机，通过编写的程序及算法计算出被控外设的控制参数；
(3)2个程控电源，接收工控机发出的控制指令，调节制冷功率；变频器及变频电机，用于调节箱体内气流循环速度；
(4)半导体制冷片，共4片，用于精确制冷，用于在温度距离控温目标差值较小时制冷，进行精确温度制冷；
(5)温度控制系统，主要包括制冷所需要的压缩机和制热所需要的加热电阻丝、加热控制板。具体功能如下：1台压缩机，用于在温度距离控温目标差值较大时制冷，以缩短控温过渡过程；加热电阻丝和加热控制板，用于加热及调节加热功率。
(6)工控机通过串口通信调节变频器的频率调整电机的转速；
(7)当温度传感器或者采用温度仪测量恒温箱内部温度低于目标温度值，工控机通过RS232串口通信控制加热控制板改变加热电阻丝的工作状态；当温度传感器或者采用温度仪测量恒温箱内部温度高于目标温度值，利用RS232串口将相应的控制指令优先发送给制冷控制板，对压缩机进行制冷控制，随着温度传感器或者采用温度仪测量恒温箱内部温度接近目标温度值，则利用程控电源，通过调节程控电源直流电流的输出值控制半导体制冷片的制冷量。
本发明具有以下有益效果：
本发明针对现有的外置温度控制系统对于温度的控制不够精确的问题，设置了主程序、上位机控制通信程序和工控机PID控制器计算控制量程序，从而可以任意设定所需的温度值，提高了温度控制的精确性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的主程序的流程图；
图2为本发明的上位机控制通信程序的流程图；
图3为本发明的工控机PID控制器计算控制量程序的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3所示，本发明为一种基于家用电冰箱电气件温度控制测试系统控制方法，包括主程序、上位机控制通信程序和工控机PID控制器计算控制量程序；
所述主程序包括以下步骤：
S1：开始；
S2：读取多路温度采集系统温度测量值Ts；
S3：读取测试系统温度目标值Tm；
S4：判断Tm-Ts＜0？若是，执行S5；若否，执行S8；
S5：判断Tm-Ts<-5？若是，执行S6；若否，执行S7；
S6：工控机PID控制器计算控制量，控制制冷控制板，压缩机启动；之后返回S2；
S7：工控机PID控制器计算控制量，驱动程控电源，半导体制冷片工作；之后返回S2；
S8：工控机PID控制器计算控制量，控制制热控制板，加热电阻丝启动；之后返回S2；
所述上位机控制通信程序包括以下步骤：
P1：开始；
P2：通过串口通讯初始化程控电源、制热控制板、制冷控制板是否正常，若是，进行P3；若否，系统报警，进行P7；
P3：通过串口通讯初始化多路温度采集系统是否正常，若是，进行P4；若否，系统报警，进行P7；
P4：通过串口通讯读取多路温度采集系统实时测量恒温箱内温度值Ts；
P5：将恒温箱内温度值Ts传入工控机并界面显示，MCGS组态软件显示；
P6：停机判读，若是，进行P7；若否，返回P4；
P7：关闭系统；
所述工控机PID控制器计算控制量程序包括以下步骤：
V1：开始；
V2：PID控制器参数初始化；
V3：读取多路温度采集系统温度测量值Ts；
V4：读取测试系统温度目标值Tm；
V5：计算e(k)＝Ts(k)-Tm；
V6：判断∣e(k)∣≤1？若是，进行V7；若否，调用经验参数值，进行V10；
V7：计算e(k-1)＝Ts(k-1)-Tm；
V8：计算e(k-2)＝Ts(k-2)-Tm；
V9：计算Δu(k)＝A×e(k)-B×e(k-1)+C×e(k-2)；其中
Figure GDA0003516242770000071
其中T为采样周期；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数；Kp为比例常数；KD为微分常数；
V10：输出控制参数值；返回V3。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (1)

1.一种基于家用电冰箱电气件温度控制测试系统控制方法，包括主程序、上位机控制通信程序和工控机PID控制器计算控制量程序；
其特征在于：
所述主程序包括以下步骤：
S1：开始；
S2：读取多路温度采集系统温度测量值Ts；
S3：读取测试系统温度目标值Tm；
S4：判断Tm-Ts＜0？若是，执行S5；若否，执行S8；
S5：判断Tm-Ts<-5？若是，执行S6；若否，执行S7；
S6：工控机PID控制器计算控制量，控制制冷控制板，压缩机启动；之后返回S2；
S7：工控机PID控制器计算控制量，驱动程控电源，半导体制冷片工作；之后返回S2；
S8：工控机PID控制器计算控制量，控制制热控制板，加热电阻丝启动；之后返回S2；
所述上位机控制通信程序包括以下步骤：
P1：开始；
P2：通过串口通讯初始化程控电源、制热控制板、制冷控制板是否正常，若是，进行P3；若否，系统报警，进行P7；
P3：通过串口通讯初始化多路温度采集系统是否正常，若是，进行P4；若否，系统报警，进行P7；
P4：通过串口通讯读取多路温度采集系统实时测量恒温箱内温度值Ts；
P5：将恒温箱内温度值Ts传入工控机并界面显示，MCGS组态软件显示；
P6：停机判读，若是，进行P7；若否，返回P4；
P7：关闭系统；
所述工控机PID控制器计算控制量程序包括以下步骤：
V1：开始；
V2：PID控制器参数初始化；
V3：读取多路温度采集系统温度测量值Ts；
V4：读取测试系统温度目标值Tm；
V5：计算e(k)＝Ts(k)-Tm；
V6：判断∣e(k)∣≤1？若是，进行V7；若否，调用经验参数值，进行V10；
V7：计算e(k-1)＝Ts(k-1)-Tm；
V8：计算e(k-2)＝Ts(k-2)-Tm；
V9：计算Δu(k)＝A×e(k)-B×e(k-1)+C×e(k-2)；其中
Figure FDA0003516242760000021
其中T为采样周期；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数；Kp为比例常数；KD为微分常数；
V10：输出控制参数值；返回V3。
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