CN207764671U - 一种烘箱温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种烘箱温度控制系统，包括烘箱本体、第一PID控制器和第二PID控制器，烘箱本体的加热区处设置第一温度检测装置，烘箱本体的加热器出口处设置第二温度检测装置，第一温度检测装置与第一PID控制器的第一输入端连接，第二温度检测装置与第二PID控制器的第一输入端连接，第一PID控制器的输出端与第二PID控制器的第二输入端连接，第一PID控制器的第二输入端连接至温度设定器，第二PID控制器的输出端连接至加热器。通过二级PID的联动控制，确保了烘箱加热器出口温度和加热区温度之间存在恒定的温度差值，进而能够有效避免加热区温度的波动，有利于确保加热区的温度处于用户设定的工艺灭菌设定温度。

Description

一种烘箱温度控制系统

技术领域

本实用新型涉及温度控制技术领域，更具体地，涉及一种烘箱温度控制系统。

背景技术

烘箱的加热区温度是用户工艺灭菌设定温度，是客户所需要达成的控制目标；加热器出口温度则是通过加热器加热带来的温度，是热量的来源。加热器出口温度经过加热风机吸入通过风罩、高效过滤器等部件压入到下方的加热区中，使加热区温度上升。故而，可以看出，加热器出口温度是影响加热区温度的关键因素。用户可以通过控制加热器的电流直接控制加热器出口温度，但在实际应用中，加热器出口与加热区的实际位置存在一定距离，加热器出口温度传递到加热区存在热量损失，且热量损失存在不确定性，导致加热区的实际温度存在波动。故而，通过控制加热器的电流能够控制加热器出口的温度，却难以对加热区的温度进行有效控制。

有鉴于此，亟需提供一种能够同时有效控制加热器出口温度和加热区温度的烘箱温度控制系统。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中烘箱的加热器出口温度和加热区温度难以同时得到有效控制，导致加热区温度存在波动的问题，提供一种烘箱温度控制系统。

一方面，本实用新型提供一种烘箱温度控制系统，包括烘箱本体、第一PID控制器和第二PID控制器，所述烘箱本体的加热区处设置第一温度检测装置，所述烘箱本体的加热器出口处设置第二温度检测装置，所述第一温度检测装置与所述第一PID控制器的第一输入端连接，所述第二温度检测装置与所述第二PID控制器的第一输入端连接，所述第一PID控制器的输出端与所述第二PID控制器的第二输入端连接，所述第一PID控制器的第二输入端连接至温度设定器，所述第二PID控制器的输出端连接至所述加热器。

优选地，所述温度设定器设定的温度值为加热区的目标温度值，所述第一PID控制器的设定值为所述加热区的目标温度值。

优选地，所述第二PID控制器的设定值为所述第一PID控制器的输出端的输出值。

优选地，所述第一PID控制器和所述第二PID控制器之间设置运算放大器。

优选地，所述第一温度检测装置和第二温度检测装置为温度传感器。

优选地，所述加热器的加热功率根据所述第二PID控制器的输出端的输出值进行调节。

本实用新型提供的一种烘箱温度控制系统，通过在烘箱的加热区设置第一温度检测装置，以检测加热区的实时温度；并在烘箱的加热器出口处设置第二温度检测装置，以检测加热器出口的实时温度。同时，通过将第一温度检测装置连接至第一PID控制器，通过第一PID控制器将加热区的实时温度与加热区目标温度进行比较，并将第一PID控制器的输出值作为第二PID控制器的设定值，通过第二PID控制器将第一PID控制器的输出值与加热器出口的实时温度进行比较，由此通过第二PID控制器的输出值控制加热器的加热功率，进而控制加热器出口温度。本实用新型提供的一种烘箱温度控制系统，通过二级PID的联动控制，确保了烘箱加热器出口温度和加热区温度之间存在恒定的温度差值，进而能够有效避免加热区温度的波动；有利于确保加热区的温度处于用户设定的工艺灭菌设定温度，能够满足用户的实际需求，有效提升了用户体验，同时也有效提升了烘箱的整体性能。

附图说明

图1为本实用新型的一种烘箱控制系统的整体结构示意图；

附图标记说明：

1、烘箱本体；2、第一PID控制器；3、第二PID控制器；4、第一温度检测装置；5、第二温度检测装置；6、加热器；7、温度设定器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

图1为本实用新型的一种烘箱控制系统的整体结构示意图，如图1所示，本实用新型提供一种烘箱温度控制系统，包括烘箱本体1、第一PID控制器2和第二PID控制器3，所述烘箱本体1的加热区处设置第一温度检测装置4，所述烘箱本体1的加热器6出口处设置第二温度检测装置5，所述第一温度检测装置4与所述第一PID控制器2的第一输入端连接，所述第二温度检测装置5与所述第二PID控制器3的第一输入端连接，所述第一PID控制器2的输出端与所述第二PID控制器3的第二输入端连接，所述第一PID控制器2的第二输入端连接至温度设定器7，所述第二PID控制器3的输出端连接至所述加热器6。

具体地，在烘箱的实际应用中，需进行干燥灭菌的瓶体通过烘箱的加热区进行干燥灭菌，且理想的干燥灭菌的温度是用户设定的工艺灭菌设定温度；烘箱中设置加热器，加热器加热带来的温度是热量的来源，加热器出口温度通过风罩、高效过滤器等部件压入到下方的加热区中。由此可知，加热器出口温度直接影响着加热区的温度。为了确保加热区的温度处于用户设定的工艺灭菌设定温度，若选择单独对加热器出口温度进行单独控制，则无法保证加热区的温度恒定，因为，虽然通过控制加热器的加热功率可以有效控制加热器出口温度，但加热器出口和加热区的实际位置存在一定距离，加热器出口温度传递到加热区存在热量损失，且热量损失存在不确定性，导致加热区的实际温度存在波动；若选择单独对加热区的温度进行控制，则任然无法确保加热区的温度恒定，因为，加热区的温度实时受加热器出口温度的影响。有鉴于此，为了避免加热区的温度波动，需对加热器出口温度和加热区温度同时进行控制。

在上述技术方案的基础上，提供一种烘箱温度控制系统，包括烘箱本体1、第一PID控制器2和第二PID控制器3，其中，在烘箱本体1的加热区处设置第一温度检测装置4，进而通过第一温度检测装置4检测加热区的实时温度；烘箱本体1中设置了加热器6，并在加热器出口处设置第二温度检测装置5，进而通过第二温度检测装置5检测加热器出口的实时温度。

进一步地，第一温度检测装置4与第一PID控制器2的第一输入端连接，即在第一PID控制器2的第一输入端输入第一温度检测装置4检测的加热区的实时温度；第二温度检测装置5与第二PID控制器3的第一输入端连接，即在第二PID控制器3的第一输入端输入第二温度检测装置5检测的加热器出口的实时温度。在此基础上，将第一PID控制器2的输出端与第二PID控制器3的第二输入端连接，并将第一PID控制器2的第二输入端连接至温度设定器7。由此，通过温度设定器7设定第一PID控制器2的设定值，并将第一PID控制器2的输出值作为第二PID控制器3的设定值。

在上述技术方案的基础上，烘箱温度控制系统实现温度控制的具体过程如下：

首先，通过第一温度检测装置4检测加热区的实时温度，并将检测到的加热区的实时温度传输至第一PID控制器2的第一输入端，同时通过温度设定器7设定加热区的目标温度值，并将设定的加热区的目标温度值传输至第一PID控制器2的第二输入端。故而，通过第一PID控制器2将检测的加热区实时温度与设定的加热区的目标温度值进行比较，以实现对加热区温度的控制。在此基础上，将第一PID控制器2的输出端与第二PID控制器3的第二输入端连接，即将第一PID控制器2的输出值作为第二PID控制器3的设定值，也即将加热区的实际温度和加热区的目标温度的差值反馈至第二PID控制器3；同时通过第二温度检测装置5检测加热器出口温度，并将检测到的加热器出口温度传输至第二PID控制器3的第一输入端。故而，通过第二PID控制器3将第一PID控制器2反馈的温差值与加热区出口的实际温度进行比较，即结合加热区实际温度与加热区目标温度的差值调节加热器出口温度。在此基础上，将第二PID控制器3的输出端连接至加热器6，进而通过第二PID控制器3的输出控制加热器的加热电流，进而有效控制加热器的加热功率。通过上述控制步骤，可确保加热器出口温度与加热区温度的温差恒定，进而有效避免了加热区温度的波动。

此外，在实际应用中，不同类型的烘箱，其内部的具体结构并不相同。以KSZ620/60烘箱为例，烘箱箱体加热区有3个探头，加热器出口也有3个探头。针对该烘箱结构，可以将烘箱分成3段区域，并在烘箱的3段区域均分别设置上述烘箱温度系统，实现了对烘箱中加热区的3段区域的温度进行有效控制，进而有效避免了整个加热区温度的波动。

本实用新型提供的一种烘箱温度控制系统，通过在烘箱的加热区设置第一温度检测装置，以检测加热区的实时温度；并在烘箱的加热器出口处设置第二温度检测装置，以检测加热器出口的实时温度。同时，通过将第一温度检测装置连接至第一PID控制器，通过第一PID控制器将加热区的实时温度与加热区目标温度进行比较，并将第一PID控制器的输出值作为第二PID控制器的设定值，通过第二PID控制器将第一PID控制器的输出值与加热器出口的实时温度进行比较，由此通过第二PID控制器的输出值控制加热器的加热功率，进而控制加热器出口温度。本实用新型提供的一种烘箱温度控制系统，通过二级PID的联动控制，确保了烘箱加热器出口温度和加热区温度之间存在恒定的温度差值，进而能够有效避免加热区温度的波动；有利于确保加热区的温度处于用户设定的工艺灭菌设定温度，能够满足用户的实际需求，有效提升了用户体验，同时也有效提升了烘箱的整体性能。

基于上述任一实施例，提供一种烘箱温度控制系统，所述温度设定器设定的温度值为加热区的目标温度值，所述第一PID控制器的设定值为所述加热区的目标温度值。

具体地，在上述技术方案的基础上，第一PID控制器的第二输入端连接至温度设定器，通过温度设定器设置第一PID控制器的设定值。本实施例中，温度设定器设置的温度值为加热区的目标温度值，进而第一PID控制器的设定值为加热区的目标温度值。由此，通过温度设定器设置加热区的目标温度，并将设定的加热区的目标温度作为第一PID控制器的设定值，同时第一PID控制器的另一输入端实时输入第一温度检测装置检测的加热区的实际温度。故而，通过第一PID控制器实时将加热区的实际温度与加热区的目标温度进行比较，以实现对加热区温度的有效控制。

本实用新型提供的一种烘箱温度控制系统，通过温度设定器设定加热区的目标温度，并将设定的加热区的目标温度作为第一PID控制器的设定值，通过第一PID控制器将加热区的实际温度与加热区的目标温度进行比较，有效实现了对加热区实际温度的检测与控制，有利于整个控制系统后续根据加热区实际温度与加热区目标温度的差值对加热器出口温度进行控制，确保加热器出口温度与加热区温度之间的温差恒定，进而有效避免加热区温度的波动。

基于上述任一实施例，提供一种烘箱温度控制系统，所述第二PID控制器的设定值为所述第一PID控制器的输出端的输出值。

具体地，在上述技术方案的基础上，第一PID控制器实时将加热区的实际温度与加热区的目标温度进行比较，同时第一PID控制器的输出端连接至第二PID控制器，由此，将第一PID控制器的输出端的输出值作为第二PID控制器的设定值。此外，第二PID控制器的另一输入端输入第二温度检测装置检测的加热器出口的实时温度，且第二PID控制器的输出端连接至加热器。故而，通过第二PID控制器的输出值控制加热器的加热功率，进而确保加热器的出口温度与加热区温度的温度差值恒定，进而有效避免加热区温度的波动。

本实用新型提供的一种烘箱温度控制系统，将第一PID控制器的输出端连接至第二PID控制器，进而将第一PID控制器的输出端的输出值作为第二PID控制器的设定值，即将加热区的实际温度与加热区的目标温度的差值作为第二PID控制器的设定值，进而通过第二PID控制器通过输出端的输出值控制加热器的加热功率，进而确保加热器的出口温度与加热区温度的温度差值恒定，进而有效避免加热区温度的波动。

基于上述任一实施例，提供一种烘箱温度控制系统，所述第一PID控制器和所述第二PID控制器之间设置运算放大器。

具体地，在实际应用中，由于加热器与加热区的实际位置存在一定的距离，加热器出口温度传递至加热区的过程中存在热量损失。有鉴于此，本实施例中，在第一PID控制器和第二PID控制器之间设置运算放大器，将第一PID控制器的输出端的输出值进行一定比例的放大后作为第二PID控制器的设定值，再通过第二PID控制器根据放大后的设定值调节加热器的加热功率，进而调节加热器出口温度，可有效确保加热器出口温度大于用户设定的工艺灭菌设定温度，故而，在考虑一定热量传递损失的情况下，最终可将加热区温度调节至用户设定的工艺灭菌设定温度。其中，运算放大器的放大系统可以通过多次实验调节获得，同时还需根据实际需求进行设置，此处不做具体限定。

本实用新型提供的一种烘箱温度控制系统，在第一PID控制器和第二PID控制器之间设置运算放大器，进而将第一PID控制器的输出端的输出值进行一定比例的放大后作为第二PID控制器的设定值，可有效确保加热器出口温度大于用户设定的工艺灭菌设定温度，故而，在考虑一定热量传递损失的情况下，最终可将加热区温度调节至用户设定的工艺灭菌设定温度。

基于上述任一实施例，提供一种烘箱温度控制系统，所述第一温度检测装置和第二温度检测装置为温度传感器。

具体地，本实施例中，第一温度检测装置和第二温度检测装置具体为温度传感器，通过两个温度传感器分别采集加热区的实时温度和加热器出口的实时温度。在实际应用中，温度传感器的类型和具体的安装位置可以根据实际需求进行设置，此处不做具体限定。此外，在其他实施例中，第一温度检测装置和第二温度检测装置也可以为其他具备温度检测功能的装置，可以根据实际需求进行设置，此处不作具体限定。

本实用新型提供的一种烘箱温度控制系统，第一温度检测装置和第二温度检测装置设置为温度传感器，通过两个温度传感器分别采集加热区的实时温度和加热器出口的实时温度，有利于控制系统后续根据加热区的实时温度和加热器出口的实时温度对加热器的加热功率进行有效控制，进而确保加热器的出口温度与加热区温度的温度差值恒定，进而有效避免加热区温度的波动。

基于上述任一实施例，提供一种烘箱温度控制系统，所述加热器的加热功率根据所述第二PID控制器的输出端的输出值进行调节。

具体地，在上述技术方案的基础上，第二PID控制器的输出端连接至加热器，由此通过第二PID控制器的输出端的输出值调节加热器的加热功率。

进一步地，当加热区的实际温度远远小于加热区的目标温度时，通过上述第一PID控制器和第二PID控制器的联动控制，可将第二PID控制器的输出端的输出值调节为最大输出值，进而将加热器调节为全功率加热模式，使得加热器出口温度逐渐上升，进而使得加热区温度逐渐上升；当加热区的实际温度与加热区的目标温度之间的温度差值逐渐缩小时，通过上述第一PID控制器和第二PID控制器的联动控制可将第二PID控制器的输出端的输出值调节为中间输出值，进而可将加热器调节为半功率加热模式；当加热区的实际温度趋近于加热区的目标温度时，通过上述第一PID控制器和第二PID控制器的联动控制可将第二PID控制器的输出端的输出值调节为最小输出值，并逐渐趋近于零，进而控制加热器停止加热。

本实用新型提供的一种烘箱温度控制系统，通过第二PID控制器的输出端的输出值调节加热器的加热功率，能够有效确保加热器的出口温度与加热区温度的温度差值恒定，进而有效避免加热区温度的波动，并能够将加热区的温度有效调节为用户设定的工艺灭菌设定温度。

综合上述，本实用新型提供的一种烘箱温度控制系统，通过在烘箱的加热区设置第一温度检测装置，以检测加热区的实时温度；并在烘箱的加热器出口处设置第二温度检测装置，以检测加热器出口的实时温度。同时，通过将第一温度检测装置连接至第一PID控制器，通过第一PID控制器将加热区的实时温度与加热区目标温度进行比较，并将第一PID控制器的输出值作为第二PID控制器的设定值，通过第二PID控制器将第一PID控制器的输出值与加热器出口的实时温度进行比较，由此通过第二PID控制器的输出值控制加热器的加热功率，进而控制加热器出口温度。本实用新型提供的一种烘箱温度控制系统，通过二级PID的联动控制，确保了烘箱加热器出口温度和加热区温度之间存在恒定的温度差值，进而能够有效避免加热区温度的波动；有利于确保加热区的温度处于用户设定的工艺灭菌设定温度，能够满足用户的实际需求，有效提升了用户体验，同时也有效提升了烘箱的整体性能。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种烘箱温度控制系统，其特征在于，包括烘箱本体、第一PID控制器和第二PID控制器，所述烘箱本体的加热区处设置第一温度检测装置，所述烘箱本体的加热器出口处设置第二温度检测装置，所述第一温度检测装置与所述第一PID控制器的第一输入端连接，所述第二温度检测装置与所述第二PID控制器的第一输入端连接，所述第一PID控制器的输出端与所述第二PID控制器的第二输入端连接，所述第一PID控制器的第二输入端连接至温度设定器，所述第二PID控制器的输出端连接至所述加热器。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度设定器设定的温度值为加热区的目标温度值，所述第一PID控制器的设定值为所述加热区的目标温度值。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二PID控制器的设定值为所述第一PID控制器的输出端的输出值。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一PID控制器和所述第二PID控制器之间设置运算放大器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一温度检测装置和第二温度检测装置为温度传感器。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热器的加热功率根据所述第二PID控制器的输出端的输出值进行调节。