CN203901673U - 注塑设备温度监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种注塑设备温度监控系统，包括通过计算机控制系统控制的单片机测控系统，以及温度传感器组；所述单片机测控系统包括相互独立设置并通信的温度监测模块和温度控制模块；所述温度传感器组采集的温度信号通过所述温度监测模块传输至所述计算机控制系统；所述温度控制模块通过接收所述计算机控制系统的计算数据控制加热功率控制系统。本注塑设备温度监控系统可以扩展多路输入和输出，可以用于各类注塑设备；且该温度监控系统融入了现代控制理论，温度控制效果显著；本系统提高了生产出的产品质量；具有通用性和灵活性，大大降低软件设计的工作量，新产品控制器的开发周期也大大缩短。

Description

注塑设备温度监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种温度监控系统，具体是一种注塑设备温度监控系统。

背景技术

拉丝设备是依靠电机带动卷筒，由卷筒产生的摩擦力，将原料经过多级拉模拉伸后，形成成品丝的一种专用设备，而注塑设备是拉丝设备中专门用于生产塑造塑料材料制品的设备。目前，越来越多的生产部门和生产环节对温度控制精度的可靠性和稳定性等有了更高的要求，温度的控制成了产品质量的重要保证之一。而在拉丝、注塑设备生产过程中，对于温度的控制更加重要，拉丝设备中的注塑设备在温度过高时，塑料会发生降解，温度过低时，塑料塑化性不良，流动性差，制品成型性能不好。因此对温度监测和控制的好坏直接会影响到塑料丝制品的质量。

温度控制是拉丝机中注塑单元必要的环节，根据注塑工艺过程中的塑化阶段，一般将加热料筒纵向温度分成3～8段加热段，各段温度不同，尚未有有效的精密有效的控制方法。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种注塑设备温度监控系统，实现对注塑设备的多点高精度温度控制，提高系统通用性和灵活性，继而提高产品质量。

为了实现上述目的，本注塑设备温度监控系统包括通过计算机控制系统控制的单片机测控系统，以及温度传感器组；把加热料筒纵向温度分成6段温区进行采集；

所述单片机测控系统包括相互独立设置并通信的温度监测模块和温度控制模块；

所述温度传感器组包括分别设置在注塑设备各温区的温度传感器，各温度传感器将采集的温度信号通过所述温度监测模块传输至所述计算机控制系统；

所述温度控制模块通过接收所述计算机控制系统的计算数据控制加热功率控制系统。

进一步，所述温度监测模块采用具有24位高速率A/D转换功能的8051F350单片机。

进一步，所述温度控制模块采用具有6通道PWM输出的AVR系列Atmega48单片机。

进一步，所述温度传感器组包括6个温度传感器，分别检测6个温区，每个传感器采用高精度铂电阻PT100温度传感器。

进一步，所述加热功率控制系统由可控硅构成。

进一步，该监控系统采用CAN/RS232模块作为传输接口实现总线通信。

与现有技术相比，本注塑设备温度监控系统可以扩展多路输入和输出，因此可以用于各种类型的注塑设备中；并且该温度监控系统融入了现代控制理论，其温度控制效果显著。

本本注塑设备温度监控系统的主要有益效果是：

1)多点监测：分别在6个温区设置温度传感器，各监测点可以单独监测、控制和设置，方便调节；本系统的温度监测范围：－40～300℃；温度监测精度达到±0.15℃；温度控制精度达到±0.5℃；

2)温度数据自动采集与实时显示功能；

3)温度控制值设定：用户可以自行设定任何一个监测点的温度，在上位机中输入设置。

4)数据储存功能，并可根据数据绘制数据曲线；

5)可持续工作性强，具有高可靠性和较低的生产成本。

本系统大大提高了生产出的产品质量；另外该系统具有通用性，只需改变子模块而无需改动主CPU模块就可完成不同的功能，其灵活性大大提高，软件工作量也可大大降低，新产品控制器的开发周期也大大缩短。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是温度监测信号调理电路图；

图3是温度控制电路图；

图4是温度监测模块和温度控制模块之间电路原理图；

图5是系统与计算机间通信原理图；

图6是CAN/RS232模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本注塑设备温度监控系统包括通过计算机控制系统控制的单片机测控系统，以及温度传感器组；

所述单片机测控系统包括相互独立设置并通信的温度监测模块和温度控制模块；因为本系统需要控制20多千瓦的加热模块负载，所以将温度监测模块和温度控制模块分开制作布板，减少相互间的干扰。本系统利用计算机控制系统的作用，并分别通过温度监测模块和温度控制模块实现对系统温度的测量和控制。

所述温度传感器组采集的温度信号通过所述温度监测模块传输至所述计算机控制系统，利用计算机控制系统将接收到的温度数据显示出来，并进行数据分析处理；

所述温度控制模块通过接收所述计算机控制系统的计算数据控制加热功率控制系统，经过计算机控制系统分析处理过的数据传输至加热功率控制系统，来控制控制加热系统的输出功率，达到控制系统温度的目的。

进一步，所述温度监测模块采用具有24位高速率A/D转换功能的8051F350单片机，利用其自带的24位高速率AD把采集到的温度信号转化为数字量并发送给计算机控制系统。

进一步，所述温度控制模块采用具有6通道PWM输出的AVR系列Atmega48单片机，Atmega48单片机根据收到的控制数据判断通道后发出控制脉冲，从而改变加热系统的输出功率，达到控制温度的目的。

进一步，所述温度传感器组包括6个温度传感器，分别检测6个温区，每个传感器采用高精度铂电阻PT100温度传感器，实现多点高精度温度控制的目的。

进一步，所述加热功率控制系统由可控硅构成，通过具有6通道PWM输出的AVR系列Atmega48单片机收到控制数据后发出触发脉冲控制导通可控硅，并持续0.5ms，间隔0.5ms后再发一次持续0.5ms的触发脉冲，保证可控硅可靠导通，并通过变压器隔离起到了抗干扰的作用。

本注塑设备温度监控系统的工作原理是：

1、温度监测电路部分：

根据本温度监控系统的设计，选用铂电阻Pt100作为本温度监控系统的温度传感器采集温度。如图2所示，在本温度监测系统中，温度监测模块中的信号采集模块主要由信号调理电路和8051F350单片机内部集成的ADC组成。利用信号调理电路把温度传感器PT100随温度变化而改变的电阻值转换为电压信号的改变，并把实时采集到的电压信号传输给8051F350单片机内部集成的ADC转换器进行A/D转换。

如图2所示，温度监测模块的信号调理电路的基准电压Wv1＝0.1v和R5＝50Ω组成2mA恒流源，2mA恒流源电流流过PT100，把温度引起的阻值变化量转变为电压变化量输出，再经过信号调理电路后输出电压信号。C8051F350单片机对电压信号采集，并根据铂电阻的电阻—温度关系，解出温度数值。本系统采用了芯片内部的2.45V基准电压，使A/D的基准电压与Wv1保持一致变化方向，可以解决部分由于参考电压不稳定而引起的AD采集不稳的问题。

2、温度控制电路部分：

如图3所示，本温度监控系统的温度控制模块通过判断发来的控制数据，发出控制脉冲导通可控硅，改变加热功率的输出脉冲。在温度控制模块中，控制芯片采用的是AVR系列ATmega48单片机。ATmega48单片机根据收到的控制数据通过MC1413选择，发出控制脉冲控制可控硅的导通，继而通过加热功率控制系统实现多路加热设备的控制。因利用110V:110V的隔离变压器把弱电部分和强电部分隔开，很好的提高抗干扰能力，保证电路的可靠性。

ATmega48单片机具有6通道PWM输出，单片机收到控制数据后发出触发脉冲并持续0.5ms，间隔0.5ms后再发一次持续0.5ms的触发脉冲，保证可控硅可靠导通，并通过变压器隔离起到了抗干扰的作用。

本温度监控系统中的数据通信的功能是将数据从一点传输到另一点，而且数据是以某种方式编码和包装的。数据通信就是为了实现计算机与计算机或终端与计算机之间的信息交互而产生的一种通信技术。本系统的通信接口电路包括两部分，一部分是温度监测模块的主控芯片8051F350单片机与温度控制模块中的ATmega48单片机之间的通信，另一部分则是温度监控系统与计算机之间的通信。

其中如图4所示，是温度监测模块的主控芯片8051F350单片机与温度控制模块中的ATmega48单片机之间的通信。在温度监测模块和温度控制模块之间通信是利用光电耦合器传送数据，即温度监测模块的主控芯片8051F350通过软件编程利用I/O口发出控制信号，由光耦控制的电压信号经过电压跟随器送入温度控制模块的ATmega48单片机I/O从而实现对ATmega48单片机的单相串口通信。

如图5和图6所示，是温度监控系统与计算机之间的通信。该监控系统采用CAN/RS232模块作为传输接口实现总线通信，利用RS232的协议将数据传到CAN总线收发器，从而完成了数据的传输及与计算机的通讯，该部分采用了一个MAX232芯片实现计算机逻辑电平向CAN输出压差信号的转换。

CAN总线一端协议控制器通过串行数据输出线TXD和串行数据输入线RXD连接到CAN收发器，CAN收发器通过有差动发送和接收功能的两个总线终端CANH和CANL连接到总线电缆；另一端PCA82C250收发器通过串行数据输出线TXD和串行数据输入线RXD与单片机的串口连接，有差动发送和接收功能的两个总线终端CANH和CANL连接到总线电缆；通信利用压差传输的CAN－BUS总线传输数据。RS用于模式控制，参考电压输出VREF的输出电压是额定VCC的0.5倍，其中收发器的额定电源电压是5V。协议控制器输出一个串行的发送数据流到收发器的TXD引脚。内部的上拉功能将TXD输入设置成逻辑高电平，也就是说总线输出驱动器默认是被动的。在隐性状态中CANH和CANL输入通过典型内部阻抗是17k的接收器输入网络，偏置到2.5V的额定电压。另外，如果TXD是逻辑低电平，总线的输出级将被激活，在总线电缆上产生一个显性的信号电平。输出驱动器由一个源输出级和一个下拉输出级组成。CANH连接到源输出级，CANL连接到下拉输出级。在显性状态中CAN_H的额定电压是3.5V，CAN_L是1.5V。

本注塑设备温度监控系统可以扩展多路输入和输出，可以用于各类注塑设备；且该温度监控系统融入了现代控制理论，温度控制效果显著；本系统提高了生产出的产品质量；具有通用性和灵活性，大大降低软件设计的工作量，新产品控制器的开发周期也大大缩短。

Claims (6)

1.一种注塑设备温度监控系统，包括通过计算机控制系统控制的单片机测控系统，以及温度传感器组；其特征在于，把加热料筒纵向温度分成6段温区进行采集；

所述单片机测控系统包括相互独立设置并通信的温度监测模块和温度控制模块；

所述温度传感器组包括分别设置在注塑设备各温区的温度传感器，各温度传感器将采集的温度信号通过所述温度监测模块传输至所述计算机控制系统；

所述温度控制模块通过接收所述计算机控制系统的计算数据控制加热功率控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种注塑设备温度监控系统，其特征在于，所述温度监测模块采用具有24位高速率A/D转换功能的8051F350单片机。

3.根据权利要求1所述的一种注塑设备温度监控系统，其特征在于，所述温度控制模块采用具有6通道PWM输出的AVR系列Atmega48单片机。

4.根据权利要求1所述的一种注塑设备温度监控系统，其特征在于，所述温度传感器组包括6个温度传感器，分别检测6个温区，每个传感器采用高精度铂电阻PT100温度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种注塑设备温度监控系统，其特征在于，所述加热功率控制系统由可控硅构成。

6.根据权利要求1所述的一种注塑设备温度监控系统，其特征在于，该监控系统采用CAN/RS232模块作为传输接口实现总线通信。