CN203357842U - 一种多路pid温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多路PID温度控制装置，属于自动控制技术领域。它解决了现有的技术没有解决加热板的动态温度均衡性的问题。本多路PID温度控制装置包括交流电源、若干个温度传感器、若干个晶闸管功率调节器、若干个加热管和用于接收由各温度传感器输送的温度值并根据PID的算法计算出下一时刻对应加热管的功率调节方向从而控制晶闸管功率调节器进行调节的控制单元，每个加热管对应一个温度传感器和晶闸管功率调节器，每个温度传感器分别与控制单元的输入端连接，每个晶闸管功率调节器分别与控制单元的输出端连接，交流电源通过晶闸管功率调节器与加热管连接。本控制装置能够使模温机加热板动态温度均衡性保持一致，模具加热均匀。

Description

一种多路PID温度控制装置

技术领域

本实用新型属于自动控制技术领域，涉及一种多路PID温度控制装置。

背景技术

在自动控制领域，单变量的PID控制系统已经非常成熟且被广泛应用，如在模具温度控制机（简称模温机）中就有广泛的应用。由电加热管加热的热板系统是模具温度控制机器主要形式之一，在现有的模温机中，普遍采用单变量PID控制器来实现温控，在较大的加热系统中，采用多个独立的温控系统来做温度控制。这种方式虽然单个温控装置实现了较高精度的控制，但由于各个加热管功率、加热管间距、散热环境等因素的不同，各加热单元之间又是独立没有关联的，这使得模温机热板的局部温差较大，尤其是动态精度难以达到较高要求，严重限制了塑料模具加工的工艺水平。

针对上述存在的问题，现有的中国专利公开文献提出了一种光学级透明制品用高精密注塑机[申请号：CN201210240993.0]，其包括温控系统，温控系统包括多个彼此独立的子系统，每一子系统包括PID运算模块、温度检测传感器、控制模块、一组加热模块以及水流量控制阀；温度检测传感器检测其所处位置的温度值并输出至PID运算模块，PID运算模块根据检测温度值与设定值的偏差进行PID计算从而输出控制信号至控制模块，控制模块根据控制信号控制加热模块开启或闭合以及控制水流量控制阀的开启或闭合。本实用新型虽然使得注塑机加热更加精确，但是该实用新型通过控制加热模块开启或闭合以及控制水流量控制阀的开启或闭合来实现模具加热平衡和均匀，频繁的开启和关闭加热模块，容易对加热模块的寿命造成影响，并且没有解决加热板的动态温度均衡性达到一致的问题。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种多路PID温度控制装置，该控制装置能够使模温机加热板动态温度均衡性保持一致，动态精度高，模具加热均匀。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种多路PID温度控制装置，其特征在于，该控制装置包括交流电源、若干个温度传感器、若干个晶闸管功率调节器、若干个加热管和用于接收由各温度传感器输送的温度值并根据PID的算法计算出下一时刻对应加热管的功率调节方向从而控制晶闸管功率调节器进行调节的控制单元，所述的每个加热管对应一个温度传感器和晶闸管功率调节器，所述的每个温度传感器分别与控制单元的输入端连接，所述的每个晶闸管功率调节器分别与控制单元的输出端连接，所述的交流电源通过晶闸管功率调节器与加热管连接。

该多路PID温度控制装置中的每个温度传感器对应检测一个加热管所处位置的温度值并将该检测的温度值输送给控制单元，控制单元分别对该接收到的温度值进行处理并根据PID的算法计算出下一时刻温度传感器所对应的加热管的功率调节方向，其在控制单元内预先存储目标温度值，在PID的算法中主要是根据采样温度值逼近目标温度值的趋势来决定增减功率，再将该得出的信号输送给控制单元，控制单元根据接收的信号控制晶闸管功率调节器工作，晶闸管功率调节器通过调节晶闸管的导通占空比来调节输出功率。本多路PID温度控制装置可实现各个加热管的分别调节，从而使各个加热管的输出温度分别达到目标温度值，实现模具加工的均匀性。

在上述的多路PID温度控制装置中，所述的若干个加热管分布于模具型腔内不同的位置，其加热管根据加热板和模具型腔以及模具的外形来确定安装的位置。在对塑料模具进行加工时，因为模具型腔以及模具的外形的不同来设置加热管在加热板上的位置，其加热管的分布并不是均匀分布的，加热管可能在有些地方分布密集，有些地方分布稀疏，可有效提高整个塑料模具在加工过程中各个点的温度达到平衡，提高加工模具的质量。

在上述的多路PID温度控制装置中，所述的温度传感器安装在加热板上，其根据所述加热管在加热板上所设置的位置分别对应设置一个。根据加热管在加热板上所设置的位置分别对应设置一个温度传感器，可对模具的各点温度分别进行控制，操作方便。

在上述的多路PID温度控制装置中，所述的加热管至少有3个，温度传感器和晶闸管功率调节器与加热管的个数相同。

在上述的多路PID温度控制装置中，所述的控制单元上还连接有用于检测交流电的过零点的过零检测电路。增加过零检测电路，能够精确控制晶闸管的开启时间，从而调整晶闸管的导通占空比。

在上述的多路PID温度控制装置中，所述的控制单元包括控制器、用于将温度传感器检测到的模拟信号转换成数字信号的模数转换器和用于存储目标温度值以及各个温度传感器检测到的温度值的存储器，所述的模数转换器和存储器分别与控制器连接。

在上述的多路PID温度控制装置中，所述的控制器为单片机。

与现有技术相比，本多路PID温度控制装置具有以下优点：

1、本实用新型中的控制单元可对整个加热板的各点温度分别进行控制，解决了原有技术采用多个独立的温控系统来做温度控制而造成模温机热板局部温差大的问题，采用本实用新型的技术可使得整个加热板动态温度均衡性能够保持很好的一致性，并且提高了模具加热的平衡性和均匀性，模具加热更加精确，模温机加热板局部温差小，提高了模具的质量。

2、本实用新型采用PID控制原理，能够在控制过程中根据预先设定好的控制规律不停地自动调节控制量以使被控系统朝着设定的平衡状态过渡，最后达到控制范围精度内的稳定的动态平衡状态。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中，1、控制单元；2、晶闸管功率调节器；3、加热管；4、温度传感器；5、交流电源；6、加热板；7、过零检测电路。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本多路PID温度控制装置包括控制单元1、交流电源5、若干个温度传感器4、若干个晶闸管功率调节器2和若干个加热管3，每个加热管3对应一个温度传感器4和晶闸管功率调节器2，每个温度传感器4分别与控制单元1的输入端连接，每个晶闸管功率调节器2分别与控制单元1的输出端连接，交流电源5和加热管3分别与晶闸管功率调节器2连接，控制单元1接收由各温度传感器4输送的温度值并根据PID的算法计算出下一时刻对应加热管3的功率调节方向，晶闸管功率调节器2根据控制单元1的信号调节晶闸管的导通角来调节输出功率。

具体来说，若干个加热管3分布于模具型腔内不同的位置，其加热管3根据加热板6和模具型腔以及模具的外形来确定安装的位置。在对塑料模具进行加工时，因为模具型腔以及模具的外形的不同来设置加热管3在加热板6上的位置，其加热管3的分布并不是均匀分布的，加热管3可能在有些地方分布密集，有些地方分布稀疏，可有效提高整个塑料模具在加工过程中各个点的温度达到平衡，提高加工模具的质量。

温度传感器4安装在加热板6上，其根据所述加热管3在加热板6上所设置的位置分别对应设置一个。根据加热管3在加热板6上所设置的位置分别对应设置一个温度传感器4，可对模具的各点温度分别进行控制，操作方便。

作为优选，控制单元1上还连接有用于检测交流电的过零点的过零检测电路7。增加过零检测电路7，能够精确控制晶闸管的开启时间，从而调整晶闸管的导通占空比。

作为优选，该控制装置还包括与控制单元1连接的用于设定目标温度值的按键。

控制单元1还包括控制器、用于将温度传感器4检测到的模拟信号转换成数字信号的模数转换器和用于存储目标温度值以及各个温度传感器4检测到的温度值的存储器，模数转换器和存储器分别与控制器连接。其控制器可采用单片机或ECU。

该多路PID温度控制装置的具体工作过程为：

在通过本控制装置对塑料模具进行加工时，在模具上下位置设置两块加热板6，将若干个加热管3根据模具型腔以及模具的外形安装在加热板6各个位置上，温度传感器4安装在加热板6上对应检测一个加热管3所处位置的温度；在原有技术中，加热管3采用100%的功率进行加热，本控制装置中，需设定每个加热管3的输出基本功率比例，如80%；对应加热管3所处位置安装的温度传感器4实时将各自检测到的温度信号输送给控制单元1，控制单元1中的模数转换器将各温度传感器4输送的温度信号进行处理分析得到加热板6各个位置的温度值，可获得若干个不同的温度值，并将得到的若干个温度值存储在存储器中，控制单元1根据PID的算法将采集到的各温度值分别与控制单元1内预先存储的目标温度值进行比较，其目标温度值可设定为170℃，把比较得到的差值信号经过一定规律的计算后得到相应的控制信号并输送给控制单元1，控制单元1在接收到PID的运算结果输出为0时，功率按80%输出，如果不设定基本功率比例，当该加热板6所处的温度等于目标温度值时输出功率为0，即不进行加热，如果运算结果为正，则输出在80%输出功率的基础上进行功率增加的控制信号给控制单元1，晶闸管功率调节器2根据控制单元1的信号调节晶闸管的导通角来增加该加热管3的加热功率，使该加热板6所处位置的温度提高，直到其温度达到目标温度值；如运算结果未负，则输出在80%输出功率的基础上进行功率减少的控制信号给控制单元1，晶闸管功率调节器2根据控制单元1的信号调节晶闸管的导通角来减少该加热管3的加热功率，使该加热板6所处位置的温度降低，直到其温度降低到目标温度值，重复上述的工作，使加热板6上各个点的温度都趋近于目标温度值，从而使加热板6各个点的温度达到平衡和均匀，其加热板6各个点的局部温差小，模具在加工过程中，其模具的外表面就会比较光滑，提高了模具的加工质量，在本控制装置中应用PID算法可达到自动调节的目的，从而达到控制范围精度内的稳定的动态平衡状态。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了控制单元1、晶闸管功率调节器2、加热管3、温度传感器4、交流电源5、加热板6、过零检测电路7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (7)

1.一种多路PID温度控制装置，其特征在于，该控制装置包括交流电源（5）、若干个温度传感器（4）、若干个晶闸管功率调节器（2）、若干个加热管（3）和用于接收由各温度传感器（4）输送的温度值并根据PID的算法计算出下一时刻对应加热管（3）的功率调节方向从而控制晶闸管功率调节器（2）进行调节的控制单元（1），所述的每个加热管（3）对应一个温度传感器（4）和晶闸管功率调节器（2），所述的每个温度传感器（4）分别与控制单元（1）的输入端连接，所述的每个晶闸管功率调节器（2）分别与控制单元（1）的输出端连接，所述的交流电源（5）通过晶闸管功率调节器（2）与加热管（3）连接。

2.根据权利要求1所述的多路PID温度控制装置，其特征在于，所述的若干个加热管（3）分布于模具型腔内不同的位置，其加热管（3）根据加热板（6）和模具型腔以及模具的外形来确定安装的位置。

3.根据权利要求1或2所述的多路PID温度控制装置，其特征在于，所述的温度传感器（4）安装在加热板（6）上，其根据所述加热管（3）在加热板（6）上所设置的位置分别对应设置一个。

4.根据权利要求1或2所述的多路PID温度控制装置，其特征在于，所述的加热管（3）至少有3个，温度传感器（4）和晶闸管功率调节器（2）与加热管（3）的个数相同。

5.根据权利要求1所述的多路PID温度控制装置，其特征在于，所述的控制单元（1）上还连接有用于检测交流电的过零点的过零检测电路（7）。

6.根据权利要求1所述的多路PID温度控制装置，其特征在于，所述的控制单元（1）包括控制器、用于将温度传感器（4）检测到的模拟信号转换成数字信号的模数转换器和用于存储目标温度值以及各个温度传感器（4）检测到的温度值的存储器，所述的模数转换器和存储器分别与控制器连接。

7.根据权利要求6所述的多路PID温度控制装置，其特征在于，所述的控制器为单片机。

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