CN203232329U - 一种基于wifi的无线温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于WIFI的无线温度控制装置，包括加热炉温度检测与控制装置和无线网络控制系统。所述的无线网络控制系统包括A/D模块，D/A模块，监视控制器模块，基于WIFI的无线传输模块及配有无线网卡的工控机。所述的温度检测与控制装置包括温度传感器模块，信号调理模块，PWM控制器模块和加热器模块。该装置将无线网络控制技术应用于加热炉温度控制系统，实现了对终端设备加热炉温度的无线监视及无线控制。本实用新型采用无线网络作为传输介质，解决了工业现场布线复杂、施工困难、维护不便等一系列难题，并且能够通过增设无线中继器以增大传输距离，方便系统二次拓展，可靠，简单，易行。

Description

一种基于WIFI的无线温度控制装置

技术领域

本实用新型属金属表面加工技术领域，特别是涉及一种基于WIFI的无线温度控制装置。 

背景技术

温度是工业过程中最常见、最基本的参数之一，物体的任何物理变化和化学变化都与温度有关，温度一般约占全部过程参数的50％左右，许多工业部门都不得不考虑温度对自身系统的影响，所以温度在工业生产过程中常被作为被控量。 

目前的温度控制系统大都采用有线方式进行控制，但是有线方式具有布线复杂、集成难度较大、施工、调试、维修工作量大及不便于二次拓展等问题，而且在恶劣环境中及一些特殊场合不能铺设或者架空电缆，这就限制了有线控制系统的应用。 

近年来随着无线通信、信息传感技术、计算机技术的迅猛发展及控制理论的日渐成熟，通过信息传感设备和网络将无线网络控制技术应用于工业现场并对现场各种指标，如温度、压力、流量、液位、转速等进行实时监视与控制的工业无线网络控制系统，引起学术界和工业界的广泛重视。工业无线网络控制系统采用无线网络取代传统的有线传输电缆，具有有线控制系统无法比拟的优势，现已成为全球研究的热点。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于WIFI的无线温度控制装置，以解决工业现场布线复杂、施工困难、维护不便等一系列问题，达到方便、可靠、易行的目的。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于WIFI的无线温度控制装置，包括加热炉温度检测与控制装置和无线网络控制系统，所述的加热炉温度检测与控制装置包括温度传感器模块、信号调理模块、PWM控制器模块和加热器模块，无线网络控制系统包括A/D模块、监视控制器模块、D/A模块、基于WIFI的无线传输模块、第一电源模块、第二电源模块、无线网卡和工控机，温度传感器模块依次通过信号调理模块、A/D模块与监视控制器模块输入端连接，监视控制器模块输出端与D/A模块相连，所述的PWM控制器模块分别与加热器模块和D/A模块连接，监视控制器模块还与基于WIFI的无线传输模块相连，两者之间通过TCP/IP接口协议通信，基于WIFI的无线传输模块通过无线网卡与工控机连接，基于WIFI的无线传输模块还集成802.11b/802.11g协议软件功能并与工控机无线网卡通信传输监视数据与控制指令，工控机作为上位机用来实现监控加热炉温度的作用。 

所述的无线网络控制系统的A/D模块、监视控制器模块和D/A模块分别与第一电源模块连接，基于WIFI的无线传输模块连接第二电源模块。 

所述的无线网卡与工控机通过USB接口或者RJ接口连接。 

所述的视控制器模块作为一种网络服务器，有唯一的MAC地址和IP地址。通过工控机对其写入PID控制算法，可以实现对加热炉内部温度的监视与控制。 

所述的A/D模块采用分辨率为12位、单极性输入方式、量程为0—10v的高精度A/D转换器，通过数据接口与监视控制器模块相连。 

所述的D/A模块采用分辨率为12位、电压输出型、输出电压为0—10v的高精度D/A转换器，通过数据接口与监视控制器模块相连。 

所述的第一电源模块采用输出电压5v、输出电流2A的高稳电源适配器，以有线方式分别与所述的监视控制器模块、所述的A/D模块、所述的D/A模块连接，为之供电。 

所述的第二电源模块采用输出电压3.3v、输出电流1.5A的高稳电源适配器，以有线方式与所述的无线传输模块连接，为之供电。 

上述的温度传感器模块、信号调理模块、PWM控制器模块和加热器模块，均被集成在加热炉温度检测与控制装置内部，由加热炉电源供电，完成对温度的检测与控制。 

有益效果 

本实用新型优点如下： 

1）本实用新型采用无线网络控制技术，将其应用于工业中比较普遍的加热炉温度控制系统，解决了现场布线繁琐、施工困难、维护不便等难题，简化了工序，缩短了安装调试周期。 

2）本实用新型采用经典PID控制算法，将其应用到无线网络控制系统中，采取“以余差减弱余差”的思想，实现对温度的精确控制。 

3）本实用新型采用802.11b/802.11g WIFI传输技术，通过在工控机与无线传输设备之间增设无线中继器，可以传输更远距离，实现更远距离的无线温度监视与控制。 

4）本实用新型采用无线网络作为传输介质，方便系统二次拓展，运行可靠，易行。 

附图说明

图1为本实用新型总装配示意图。 

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 

实施例1 

如图1所示，本实用新型是一种基于WIFI的无线温度控制装置，实现工控机通过无线网络对远程加热炉内部温度的监视与控制。所述的无线温度控制装置包括加热炉温度检测与控制装置和无线网络控制系统。所述的温度检测与控制装置（图1虚线框内所示）包括温度传感器模块1，信号调理模块2，PWM控制器模块3和加热器模块4。所述的无线网络控制系统包括A/D模块5，监视控制器模块6，D/A模块7，基于WIFI的无线传输模块8，第一电源模块9，第二电源模块10，无线网卡11，工控机12。所述的温度传感器模块1，信号调理模块2，A/D模块5，监视控制器模块6，D/A模块7，PWM控制器模块3，加热器模块4，无线传输模块8和第一电源模块9之间均是以有线方式连接，所述的无线网卡11与工控机12通过USB接口或者RJ45接口连接。 

上述温度传感器模块1，信号调理模块2，PWM控制器模块3，加热器模块4，均被集成在所述的加热炉温度检测与控制装置内部，由加热炉电源供电，完成对温度的检测与控制。温度传感器模块1将温度信号转化为微弱的电压信号，经信号调理模块2对电压信号放大，整形，滤波，供A/D模块5读取模拟电压值。 

所述的PWM控制器模块3是一种PWM波发生器，根据D/A模块7输出模拟电压的大小决定输出PWM波的占空比。PWM波输入给加热器模块4，经其内部晶闸管变流电路处理输出电压给电阻丝，给其加热。所输入的PWM波占空比不同，给电阻丝加热的电压值就不同，最后加热炉内部温度也不同。 

所述的监视控制器模块6作为一种网络服务器，有唯一的MAC地址和IP地址。将工控机12的IP地址与监视控制器模块6的IP地址设在同一个网段之内，然后打开工控机IE浏览器，输入监视控制器模块6的IP地址，进入服务器的登陆页面之后，就可以在网页监视窗口上编辑监视画面，实现对加热炉温度的无线监视。同样在网页控制窗口里通过编辑PID控制程序然后将其写入监视控制器模块6，服务器执行算法后会把对应结果输 送给D/A模块7，经PWM控制器模块3,就可以实现对加热炉温度的控制。 

所述的A/D模块5将信号调理模块2送来的模拟电压信号转化为数字信号，供监视控制器模块6读取，经其处理后通过无线传输模块8与无线网卡11送给工控机12，在监视页面上将温度值实时显示出来。 

所述的D/A模块7将经过监视控制器模块6执行PID控制算法后输出的数字量转化为模拟量，输出给PWM控制器模块3，以产生不同占空比的PWM波，来控制加热器内部晶闸管变流电路，产生不同的输出电压，实现对加热炉温度的控制。 

所述的无线传输模块8，作为一种无线路由器，向配有无线网卡的工控机12广播无线热点。所述的无线传输模块8通过RJ45接口和所述的监视控制器模块6相连，并通过内置TCP/IP接口协议和所述的监视控制器模块6通信，集成802.11b/802.11g协议软件功能并与所述的工控机无线网卡11通信传输监视数据与控制指令。 

所述的第一电源模块9是一种输出电压5v、输出电流2A的高稳电源适配器，以有线方式分别与所述的监视控制器模块6、所述的A/D模块5、所述的D/A模块7连接，为之供电。 

所述的第二电源模块10是一种输出电压3.3v、输出电流1.5A的高稳电源适配器，以有线方式与所述的无线传输模块8连接，为之供电。 

本实用新型基于WIFI的无线温度控制装置的工作原理是： 

操作人员在工控机上进入监视控制器模块登陆页面并打开控制算法编辑窗口之后，首先设定加热炉要达到的温度值，然后执行事先编辑好的PID控制算法：将设定温度值与温度传感器模块检测的当前温度值取差值，将该差值与一已整定好的系数相乘，然后减去前一时刻的差值与另外一已整定好的系数相乘的结果，然后加上更前一时刻的差值与第三个已整定好的系数相乘的结果，最后再加上当前D/A模块的输入值，将所得结果送给D/A模块，转换为模拟量后驱动PWM控制器，使加热器增大加热功率或者减小加热功率。同时加热炉内温度会时刻变化，再将当前温度值与设定值比较取差值，重复执行PID控制程序，该差值会越来越小，最后为零。只要上述三个系数整定得当，加热炉内温度一定会稳定在设定值上，从而达到无线控制温度的目的。 

WIFI是一种支持设备短距离通信的高速无线数据传输技术，WIFI热点通过在互联网上安装无线路由器来创建访问点。这个访问点将无线信号通过网络进行传输，一般能覆盖100米左右，当需要传输更远距离时，可以通过增设无线中继器实现。 

Claims (4)

1.一种基于WIFI的无线温度控制装置，包括加热炉温度检测与控制装置和无线网络控制系统，其特征是：所述的加热炉温度检测与控制装置包括温度传感器模块（1）、信号调理模块（2）、PWM控制器模块（3）和加热器模块（4），无线网络控制系统包括A/D模块（5）、监视控制器模块（6）、D/A模块（7）、基于WIFI的无线传输模块（8）、第一电源模块（9）、第二电源模块（10）、无线网卡（11）和工控机（12），温度传感器模块（1）依次通过信号调理模块（2）、A/D模块（5）与监视控制器模块（6）输入端连接，监视控制器模块（6）输出端与D/A模块（7）相连，所述的PWM控制器模块（3）分别与加热器模块（4）和D/A模块（7）连接，监视控制器模块（6）还与基于WIFI的无线传输模块（8）相连，所述的基于WIFI的无线传输模块（8）通过无线网卡（11）与工控机（12）连接。 

2.根据权利要求1所述的一种基于WIFI的无线温度控制装置，其特征是：所述的无线网络控制系统的A/D模块（5）、监视控制器模块（6）和D/A模块（7）分别与第一电源模块（9）连接。 

3.根据权利要求1所述的一种基于WIFI的无线温度控制装置，其特征是：所述的基于WIFI的无线传输模块（8）连接第二电源模块（10）。 

4.根据权利要求1所述的一种基于WIFI的无线温度控制装置，其特征是：所述的无线网卡（11）与工控机（12）通过USB接口或者RJ45接口连接。 

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