CN206678277U - 应用于发泡模具的温控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于发泡模具的温控系统，包括控制器、温度传感器、触摸屏、报警器、电加热设备和冷却设备；控制器分别与温度传感器、触摸屏、报警器、电加热设备和冷却设备电连接；温度传感器用于检测发泡模具内部的温度，触摸屏用于实现人机交互，报警器用于提示系统发生异常，电加热设备用于加热发泡模具，冷却设备用于冷却发泡模具，控制器根据温度传感器检测的温度以及触摸屏的指令来控制报警器、电加热设备和冷却设备工作。本实用新型能够高精度、快速响应地进行温度控制，具有良好的保温效果，尤其适合用于生产大型冷柜制冷机组上的泡沫塑料。

Description

应用于发泡模具的温控系统

技术领域

本实用新型属于发泡成型技术领域，尤其涉及一种应用于发泡模具的温控系统。

背景技术

泡沫塑料是由大量气体微孔分散于固定塑料中而形成的一类高分子材料，具有质轻、隔热、吸音、减震等特性，且介电性能优于基体树脂，用途很广。几乎各种塑料均可做成泡沫塑料，发泡成型已经成为塑料加工中一个重要领域。例如，装在大型冷柜制冷机组的泡沫塑料对制冷机组起到保温作用，能够有效阻止外界热空气进入箱体。目前的大型冷柜制冷机组的泡沫塑料在发泡成型过程中因发泡模具的背板温度控制波动过大导致保温效果不理想，因此有迫切需要设计一种应用于发泡模具的具有高精度、快速响应的温度控制系统。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种应用于发泡模具的温控系统，其能够高精度、快速响应地进行温度控制，具有良好的保温效果。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种应用于发泡模具的温控系统，包括控制器、温度传感器、触摸屏、报警器、电加热设备和冷却设备；所述控制器分别与所述温度传感器、触摸屏、报警器、电加热设备和冷却设备电连接；

所述温度传感器用于检测发泡模具内部的温度，所述触摸屏用于实现人机交互，所述报警器用于提示系统发生异常，所述电加热设备用于加热发泡模具，所述冷却设备用于冷却发泡模具，所述控制器根据所述温度传感器检测的温度以及所述触摸屏的指令来控制所述报警器、电加热设备和所述冷却设备工作。

较佳的，所述电加热设备包括基板、电加热丝和盖板，所述基板上刻制安装槽，所述电加热丝布置在所述安装槽内并填充导热脂，所述盖板贴合在所述基板的开槽一侧，所述控制器控制所述电加热丝通电加热，并通过所述基板向发泡模具内的发泡材料传递热量。

较佳的，所述冷却设备包括供水机构和冷却水管，所述冷却水管全焊连接在所述盖板上；其中所述冷却水管包括两根主管道和若干支管，两根主管道之间并列连接若干支管；所述供水机构向其中一根主管道提供冷却水，冷却水流经若干支管以及另一根主管道带走发泡模具多余的热量并返回至所述供水机构。

较佳的，所述供水机构包括水箱和冷却泵，所述水箱、冷却泵和冷却水管之间形成冷却外循环以及所述水箱和所述冷却泵之间还形成冷却内循环，所述冷却外循环用于冷却发泡模具，所述冷却内循环用于将经所述冷却外循环后升温的冷却水进行冷却，所述控制器控制所述冷却泵工作。

较佳的，所述冷却外循环包括若干支路，分别用于冷却不同的发泡模具；所述冷却外循环的若干支路上以及所述冷却内循环上均设置有开关阀门，所述开关阀门以及所述冷却泵均由所述控制器自动控制。

较佳的，所述温度传感器包括多个采样点，分别设置于所述基板上，防止所述基板上局部温度超范围。

较佳的，温控系统包括加热高温保护器、加热过载保护器、漏电保护器和相序保护器，所述加热高温保护器、加热过载保护器、漏电保护器和相序保护器分别与所述控制器电连接；所述加热高温保护器用于电路达到设定温度时自动断开电路；所述加热过载保护器用于电路超过设定电流时自动断开电路；所述漏电保护器用于电路出现漏电故障时切断电路，防止人身触电危险；所述相序保护器用于自动相序判别，避免因电源相序接反后导致事故发生。

较佳的，所述触摸屏用于控制系统的启用和关闭；和/或设定发泡模具内部的加热温度值；和/或检查和显示系统状态；和/或查看报警信息；和/或填写留言板信息。

本实用新型所采用的技术方案带来的有益技术效果是：

本实用新型的温控系统能够高精度控制和快速响应，能够防止温度过调，有效地起到保温作用；

本实用新型采用的触摸屏能够很好地实现人机交互，提高了用户体验；

本实用新型采用的电加热设备和冷却设备具有良好的传递热量的效果，从而能够迅速地执行控制的任务；

本实用新型为自动化控制，具有良好的延展性，能够同时控制不同发泡模具的温度过程；

本实用新型具有良好的自我保护机制，在遇到系统发生异常时，能够自动处理以及发出异常提示；

本实用新型具有对系统的异常、维修的记录功能，便于后续对该系统的维修和正确使用；

本实用新型的温度传感器采用多点采样，能够全面正确地反映发泡模具内的温度。

应当理解的是，上述并非本实用新型的全部有益技术效果，并且实施本实用新型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

图1为本实用新型一实施例的应用于发泡模具的温控系统的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的冷却设备的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例的温度控制原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。

参见图1，一种应用于发泡模具的温控系统，包括控制器PLC、温度传感器PT1000、加热高温保护器、加热过载保护器、漏电保护器、相序保护器、触摸屏HMI、报警器和执行器SSR，控制器分别与温度传感器PT1000、加热高温保护器、加热过载保护器、漏电保护器、相序保护器、触摸屏、报警器和执行器电连接；

其中执行器SSR包括电加热器和冷却设备，控制器PLC分别与电加热设备和冷却设备电连接；

温度传感器PT1000用于检测发泡模具内部的温度，触摸屏HMI用于实现人机交互，报警器用于提示系统发生异常，电加热设备用于加热发泡模具，冷却设备用于冷却发泡模具，加热高温保护器用于电路达到设定温度时自动断开电路；加热过载保护器用于电路超过设定电流时自动断开电路；漏电保护器用于电路出现漏电故障时切断电路，防止人身触电危险；相序保护器用于自动相序判别，避免因电源相序接反后导致事故发生；控制器PLC根据温度传感器PT1000、加热高温保护器、加热过载保护器、漏电保护器和相序保护器的反馈信息以及触摸屏HMI的指令信息来控制报警器、电加热设备和冷却设备工作。

其中触摸屏可以用来进行如下操作：控制系统(包括电气设备柜和操作柜)的启用和关闭；温度控制中设定温度值；控制系统状态的检查与显示；报警信息的查看；留言板信息的填写。

本实施例中，发泡模具用于生产大型冷柜制冷机组设备上的泡沫塑料，但不限于此。报警器可以采用蜂鸣器进行发声报警，也可以采用其他声光形式进行报警。操作员可以在触摸屏HMI上进行选择，使系统进入自动模式或者手动模式，在自动模式条件下：控制器PLC根据设置好的参数信息和实时检测的数据信息来控制执行器SSR，也就是控制电加热设备和冷却设备以及处理系统发生的异常并发出报警，保证了系统能够高精度和快速响应地对发泡模具内部的温度进行调控，使发泡模具具有良好的保温效果；在手动模式条件下：控制器PLC只执行选择特定的任务，往往在对系统进行调试和维修的情况下使用该种工作模式。

本实施例中，温控系统中发泡模具温度控制精度为±1.5℃；发泡模具表面最大温差为1.5℃；温度传感器精度为±0.1℃；系统具备漏电保护、防触电、高低温保护等报警功能。

电加热设备包括基板、电加热丝和盖板。基板采用Q253普通钢材，使其能够承受聚氨酯材料发泡时产生的膨胀力。在基板上刻制三道安装槽，然后在三道安装槽内分别安装3根耐压380V、功率为1.5kW的电加热丝，安装槽深5mm，安装电加热丝时，需要在电加热丝和安装槽的空隙涂上导热脂以减少热阻。在基板开槽的一侧，外贴3mm的用来固定电加热丝的盖板，盖板可以是通过焊接固定的形式与基板贴合，也可以通过螺钉固定来与基板合为一体。在盖板的外侧焊接冷却水管，冷却水管通过冷却水来对发泡模具进行冷却降温。冷却水管采用铜管，包括两根直径为12mm的主管道以及若干直径为9mm的支管，两根主管道之间并列连接若干支管，主管道和支管均直接焊接在盖板上，通过满缝焊接来增强冷却水管与基板之间的接触，减少传热热阻。将上述组装好的设备安装在原来发泡模具支架的框架上，框架上的安装部位是两根工字钢，每根工字钢与基板靠6个螺栓连接。

本实施例中，电加热丝通过控制器PLC控制来进行通电加热，并通过基板向发泡模具内的发泡材料进行热量出传递。另外，供水机构向其中一根主管道提供冷却水，冷却水流经若干支管以及另一根主管道后温度升高，并且返回至供水机构。

参见图2，供水机构包括水箱和冷却泵，水箱、冷却泵和冷却水管之间形成冷却外循环以及水箱和冷却泵之间还形成冷却内循环，冷却外循环用于冷却发泡模具，冷却内循环用于将经冷却外循环后升温的冷却水进行冷却。冷却外循环包括若干并联的支路，分别用于冷却不同的发泡模具。冷却外循环的若干支路上以及冷却内循环上均设置有开关阀门，开关阀门以及冷却泵均由控制器PLC自动控制。

发泡模具本身是一个大惯性、大滞后的设备，在被发泡机组拆装及发泡过程中会有大量的冷热负荷交变输入，而且在发泡过程中系统散热量极小，因此单纯的电加热温控系统无法抑制发泡时化学反应所产生的热量，而导致温度控制超调造成大的温度波动。基于目前的被控对象设备特性，本实施例采用电加热和水冷却综合温控系统。在温控系统运行时主要依靠基板内嵌电加热丝进行温度控制，由于被控温度的基板面积较大，为避免单点温度反馈引起基板上的温度不均匀，系统在基板上划分不同区域来设置温度采样点，对基板上的温度进行分区监控。当基板上的温度出现超调时，系统通过冷却设备进行强制降温，使基板的温度回到控制的范围内，保证基板上的温度稳定。

温控系统的执行器主要包括两部分：

一、电加热设备。由于发泡厚度等差异导致在机组发泡过程中各个部位发热量差异较大，因此在发泡模具中的基板均匀内嵌电加热丝的同时在其内部设置多温区采样点，保证温度控制过程中同一基板不同位置的温度均匀性。

二、冷却设备。由于对机组发泡的化学过程中其本身就散发大量的热量，尤其在夏天会造成被控温度过大超调而偏离设定值，因此系统设置冷却设备，当超调工况发生且电加热设备停止时，系统自动运行冷却泵，并开启对应的发泡模具的开关阀门，通过冷却水带走多余的热量，当基板上的温度降低至设定温度时自动停止冷却设备。

温控系统采用西门子多功能控制器实现PID闭环反馈调节，其温度控制的原理如图3所示。其中多功能控制器的型号为Siemens Climatix，输入温度模拟量，输出4～20mA电信号；其控制方式为SSR调功器+电加热设备+冷却设备；其温度控制精度为±1℃；其温度传感器的型号为PT1000，传感器精度±0.1℃。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种应用于发泡模具的温控系统，其特征在于：包括控制器、温度传感器、触摸屏、报警器、电加热设备和冷却设备；所述控制器分别与所述温度传感器、触摸屏、报警器、电加热设备和冷却设备电连接；

所述温度传感器用于检测发泡模具内部的温度，所述触摸屏用于实现人机交互，所述报警器用于提示系统发生异常，所述电加热设备用于加热发泡模具，所述冷却设备用于冷却发泡模具，所述控制器根据所述温度传感器检测的温度以及所述触摸屏的指令来控制所述报警器、电加热设备和所述冷却设备工作。

2.如权利要求1所述的应用于发泡模具的温控系统，其特征在于：所述电加热设备包括基板、电加热丝和盖板，所述基板上刻制安装槽，所述电加热丝布置在所述安装槽内并填充导热脂，所述盖板贴合在所述基板的开槽一侧，所述控制器控制所述电加热丝通电加热，并通过所述基板向发泡模具内的发泡材料传递热量。

3.如权利要求2所述的应用于发泡模具的温控系统，其特征在于：所述冷却设备包括供水机构和冷却水管，所述冷却水管全焊连接在所述盖板上；其中所述冷却水管包括两根主管道和若干支管，两根主管道之间并列连接若干支管；所述供水机构向其中一根主管道提供冷却水，冷却水流经若干支管以及另一根主管道带走发泡模具多余的热量并返回至所述供水机构。

4.如权利要求3所述的应用于发泡模具的温控系统，其特征在于：所述供水机构包括水箱和冷却泵，所述水箱、冷却泵和冷却水管之间形成冷却外循环以及所述水箱和所述冷却泵之间还形成冷却内循环，所述冷却外循环用于冷却发泡模具，所述冷却内循环用于将经所述冷却外循环后升温的冷却水进行冷却，所述控制器控制所述冷却泵工作。

5.如权利要求4所述的应用于发泡模具的温控系统，其特征在于：所述冷却外循环包括若干支路，分别用于冷却不同的发泡模具；所述冷却外循环的若干支路上以及所述冷却内循环上均设置有开关阀门，所述开关阀门以及所述冷却泵均由所述控制器自动控制。

6.如权利要求2所述的应用于发泡模具的温控系统，其特征在于：所述温度传感器包括多个采样点，分别设置于所述基板上，防止所述基板上局部温度超范围。

7.如权利要求1所述的应用于发泡模具的温控系统，其特征在于：包括加热高温保护器、加热过载保护器、漏电保护器和相序保护器，所述加热高温保护器、加热过载保护器、漏电保护器和相序保护器分别与所述控制器电连接；所述加热高温保护器用于电路达到设定温度时自动断开电路；所述加热过载保护器用于电路超过设定电流时自动断开电路；所述漏电保护器用于电路出现漏电故障时切断电路，防止人身触电危险；所述相序保护器用于自动相序判别，避免因电源相序接反后导致事故发生。

8.如权利要求1所述的应用于发泡模具的温控系统，其特征在于：所述触摸屏用于控制系统的启用和关闭；和/或设定发泡模具内部的加热温度值；和/或检查和显示系统状态；和/或查看报警信息；和/或填写留言板信息。