注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括通過計算機控制系統(tǒng)控制的單片機測控系統(tǒng)，以及溫度傳感器組；所述單片機測控系統(tǒng)包括相互獨立設(shè)置并通信的溫度監(jiān)測模塊和溫度控制模塊；所述溫度傳感器組采集的溫度信號通過所述溫度監(jiān)測模塊傳輸至所述計算機控制系統(tǒng)；所述溫度控制模塊通過接收所述計算機控制系統(tǒng)的計算數(shù)據(jù)控制加熱功率控制系統(tǒng)。本注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)可以擴展多路輸入和輸出，可以用于各類注塑設(shè)備；且該溫度監(jiān)控系統(tǒng)融入了現(xiàn)代控制理論，溫度控制效果顯著；本系統(tǒng)提高了生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量；具有通用性和靈活性，大大降低軟件設(shè)計的工作量，新產(chǎn)品控制器的開發(fā)周期也大大縮短。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種溫度監(jiān)控系統(tǒng)，具體是一種注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 拉絲設(shè)備是依靠電機帶動卷筒，由卷筒產(chǎn)生的摩擦力，將原料經(jīng)過多級拉模拉伸 后，形成成品絲的一種專用設(shè)備，而注塑設(shè)備是拉絲設(shè)備中專門用于生產(chǎn)塑造塑料材料制 品的設(shè)備。目前，越來越多的生產(chǎn)部門和生產(chǎn)環(huán)節(jié)對溫度控制精度的可靠性和穩(wěn)定性等有 了更高的要求，溫度的控制成了產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證之一。而在拉絲、注塑設(shè)備生產(chǎn)過程 中，對于溫度的控制更加重要，拉絲設(shè)備中的注塑設(shè)備在溫度過高時，塑料會發(fā)生降解，溫 度過低時，塑料塑化性不良，流動性差，制品成型性能不好。因此對溫度監(jiān)測和控制的好壞 直接會影響到塑料絲制品的質(zhì)量。
[0003] 溫度控制是拉絲機中注塑單元必要的環(huán)節(jié)，根據(jù)注塑工藝過程中的塑化階段，一 般將加熱料筒縱向溫度分成3?8段加熱段，各段溫度不同，尚未有有效的精密有效的控制 方法。 實用新型內(nèi)容
[0004] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供一種注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)，實 現(xiàn)對注塑設(shè)備的多點高精度溫度控制，提高系統(tǒng)通用性和靈活性，繼而提高產(chǎn)品質(zhì)量。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)包括通過計算機控制系統(tǒng)控制的單 片機測控系統(tǒng)，以及溫度傳感器組；把加熱料筒縱向溫度分成6段溫區(qū)進行采集；
[0006] 所述單片機測控系統(tǒng)包括相互獨立設(shè)置并通信的溫度監(jiān)測模塊和溫度控制模 塊；
[0007] 所述溫度傳感器組包括分別設(shè)置在注塑設(shè)備各溫區(qū)的溫度傳感器，各溫度傳感器 將采集的溫度信號通過所述溫度監(jiān)測模塊傳輸至所述計算機控制系統(tǒng)；
[0008] 所述溫度控制模塊通過接收所述計算機控制系統(tǒng)的計算數(shù)據(jù)控制加熱功率控制 系統(tǒng)。
[0009] 進一步，所述溫度監(jiān)測模塊采用具有24位高速率A/D轉(zhuǎn)換功能的8051F350單片 機。
[0010] 進一步，所述溫度控制模塊采用具有6通道PWM輸出的AVR系列Atmega48單片機。
[0011] 進一步，所述溫度傳感器組包括6個溫度傳感器，分別檢測6個溫區(qū)，每個傳感器 采用高精度鉬電阻PT100溫度傳感器。
[0012] 進一步，所述加熱功率控制系統(tǒng)由可控硅構(gòu)成。
[0013] 進一步，該監(jiān)控系統(tǒng)采用CAN/RS232模塊作為傳輸接口實現(xiàn)總線通信。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)可以擴展多路輸入和輸出，因此可以 用于各種類型的注塑設(shè)備中；并且該溫度監(jiān)控系統(tǒng)融入了現(xiàn)代控制理論，其溫度控制效果 顯著。
[0015] 本本注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)的主要有益效果是：
[0016] 1)多點監(jiān)測：分別在6個溫區(qū)設(shè)置溫度傳感器，各監(jiān)測點可以單獨監(jiān)測、控制和設(shè) 置，方便調(diào)節(jié)；本系統(tǒng)的溫度監(jiān)測范圍：一 40?300°C ;溫度監(jiān)測精度達到±0. 15°C ;溫度 控制精度達到±0.5 °C ;
[0017] 2)溫度數(shù)據(jù)自動采集與實時顯示功能；
[0018] 3)溫度控制值設(shè)定：用戶可以自行設(shè)定任何一個監(jiān)測點的溫度，在上位機中輸入 設(shè)置。
[0019] 4)數(shù)據(jù)儲存功能，并可根據(jù)數(shù)據(jù)繪制數(shù)據(jù)曲線；
[0020] 5)可持續(xù)工作性強，具有高可靠性和較低的生產(chǎn)成本。
[0021] 本系統(tǒng)大大提高了生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量；另外該系統(tǒng)具有通用性，只需改變子模塊 而無需改動主CPU模塊就可完成不同的功能，其靈活性大大提高，軟件工作量也可大大降 低，新產(chǎn)品控制器的開發(fā)周期也大大縮短。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是本實用新型的原理框圖；
[0023] 圖2是溫度監(jiān)測信號調(diào)理電路圖；
[0024] 圖3是溫度控制電路圖；
[0025] 圖4是溫度監(jiān)測模塊和溫度控制模塊之間電路原理圖；
[0026] 圖5是系統(tǒng)與計算機間通信原理圖；
[0027] 圖6是CAN/RS232模塊電路原理圖。

【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0029] 如圖1所示，本注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)包括通過計算機控制系統(tǒng)控制的單片機測 控系統(tǒng)，以及溫度傳感器組；
[0030] 所述單片機測控系統(tǒng)包括相互獨立設(shè)置并通信的溫度監(jiān)測模塊和溫度控制模塊； 因為本系統(tǒng)需要控制20多千瓦的加熱模塊負載，所以將溫度監(jiān)測模塊和溫度控制模塊分 開制作布板，減少相互間的干擾。本系統(tǒng)利用計算機控制系統(tǒng)的作用，并分別通過溫度監(jiān)測 模塊和溫度控制模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)溫度的測量和控制。
[0031] 所述溫度傳感器組采集的溫度信號通過所述溫度監(jiān)測模塊傳輸至所述計算機控 制系統(tǒng)，利用計算機控制系統(tǒng)將接收到的溫度數(shù)據(jù)顯示出來，并進行數(shù)據(jù)分析處理；
[0032] 所述溫度控制模塊通過接收所述計算機控制系統(tǒng)的計算數(shù)據(jù)控制加熱功率控制 系統(tǒng)，經(jīng)過計算機控制系統(tǒng)分析處理過的數(shù)據(jù)傳輸至加熱功率控制系統(tǒng)，來控制控制加熱 系統(tǒng)的輸出功率，達到控制系統(tǒng)溫度的目的。
[0033] 進一步，所述溫度監(jiān)測模塊采用具有24位高速率A/D轉(zhuǎn)換功能的8051F350單片 機，利用其自帶的24位高速率AD把采集到的溫度信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量并發(fā)送給計算機控制 系統(tǒng)。
[0034] 進一步，所述溫度控制模塊采用具有6通道PWM輸出的AVR系列Atmega48單片機， Atmega48單片機根據(jù)收到的控制數(shù)據(jù)判斷通道后發(fā)出控制脈沖，從而改變加熱系統(tǒng)的輸出 功率，達到控制溫度的目的。
[0035] 進一步，所述溫度傳感器組包括6個溫度傳感器，分別檢測6個溫區(qū)，每個傳感器 采用高精度鉬電阻PT100溫度傳感器，實現(xiàn)多點高精度溫度控制的目的。
[0036] 進一步，所述加熱功率控制系統(tǒng)由可控硅構(gòu)成，通過具有6通道PWM輸出的AVR 系列Atmega48單片機收到控制數(shù)據(jù)后發(fā)出觸發(fā)脈沖控制導(dǎo)通可控娃，并持續(xù)0. 5ms，間隔 0. 5ms后再發(fā)一次持續(xù)0. 5ms的觸發(fā)脈沖，保證可控硅可靠導(dǎo)通，并通過變壓器隔離起到了 抗干擾的作用。
[0037] 本注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理是：
[0038] 1、溫度監(jiān)測電路部分：
[0039] 根據(jù)本溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，選用鉬電阻PtlOO作為本溫度監(jiān)控系統(tǒng)的溫度傳感 器采集溫度。如圖2所示，在本溫度監(jiān)測系統(tǒng)中，溫度監(jiān)測模塊中的信號采集模塊主要由 信號調(diào)理電路和8051F350單片機內(nèi)部集成的ADC組成。利用信號調(diào)理電路把溫度傳感器 PT100隨溫度變化而改變的電阻值轉(zhuǎn)換為電壓信號的改變，并把實時采集到的電壓信號傳 輸給8051F350單片機內(nèi)部集成的ADC轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換。
[0040] 如圖2所示，溫度監(jiān)測模塊的信號調(diào)理電路的基準電壓Wvl = 0. lv和R5 = 50 Ω 組成2mA恒流源，2mA恒流源電流流過PT100,把溫度引起的阻值變化量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓?輸出，再經(jīng)過信號調(diào)理電路后輸出電壓信號。C8051F350單片機對電壓信號采集，并根據(jù)鉬 電阻的電阻一溫度關(guān)系，解出溫度數(shù)值。本系統(tǒng)采用了芯片內(nèi)部的2. 45V基準電壓，使A/D 的基準電壓與Wvl保持一致變化方向，可以解決部分由于參考電壓不穩(wěn)定而引起的AD采集 不穩(wěn)的問題。
[0041] 2、溫度控制電路部分：
[0042] 如圖3所示，本溫度監(jiān)控系統(tǒng)的溫度控制模塊通過判斷發(fā)來的控制數(shù)據(jù)，發(fā)出控 制脈沖導(dǎo)通可控娃，改變加熱功率的輸出脈沖。在溫度控制模塊中，控制芯片采用的是AVR 系列ATmega48單片機。ATmega48單片機根據(jù)收到的控制數(shù)據(jù)通過MC1413選擇，發(fā)出控 制脈沖控制可控硅的導(dǎo)通，繼而通過加熱功率控制系統(tǒng)實現(xiàn)多路加熱設(shè)備的控制。因利用 110V:110V的隔離變壓器把弱電部分和強電部分隔開，很好的提高抗干擾能力，保證電路的 可靠性。
[0043] ATmega48單片機具有6通道PWM輸出，單片機收到控制數(shù)據(jù)后發(fā)出觸發(fā)脈沖并持 續(xù)0. 5ms，間隔0. 5ms后再發(fā)一次持續(xù)0. 5ms的觸發(fā)脈沖，保證可控硅可靠導(dǎo)通，并通過變壓 器隔離起到了抗干擾的作用。
[0044] 本溫度監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信的功能是將數(shù)據(jù)從一點傳輸?shù)搅硪稽c，而且數(shù)據(jù)是 以某種方式編碼和包裝的。數(shù)據(jù)通信就是為了實現(xiàn)計算機與計算機或終端與計算機之間的 信息交互而產(chǎn)生的一種通信技術(shù)。本系統(tǒng)的通信接口電路包括兩部分，一部分是溫度監(jiān)測 模塊的主控芯片8051F350單片機與溫度控制模塊中的ATmega48單片機之間的通信，另一 部分則是溫度監(jiān)控系統(tǒng)與計算機之間的通信。
[0045] 其中如圖4所示，是溫度監(jiān)測模塊的主控芯片8051F350單片機與溫度控制模塊中 的ATmega48單片機之間的通信。在溫度監(jiān)測模塊和溫度控制模塊之間通信是利用光電耦 合器傳送數(shù)據(jù)，即溫度監(jiān)測模塊的主控芯片8051F350通過軟件編程利用I/O 口發(fā)出控制信 號，由光耦控制的電壓信號經(jīng)過電壓跟隨器送入溫度控制模塊的ATmega48單片機I/O從而 實現(xiàn)對ATmega48單片機的單相串口通信。
[0046] 如圖5和圖6所示，是溫度監(jiān)控系統(tǒng)與計算機之間的通信。該監(jiān)控系統(tǒng)采用CAN/ RS232模塊作為傳輸接口實現(xiàn)總線通信，利用RS232的協(xié)議將數(shù)據(jù)傳到CAN總線收發(fā)器，從 而完成了數(shù)據(jù)的傳輸及與計算機的通訊，該部分采用了一個MAX232芯片實現(xiàn)計算機邏輯 電平向CAN輸出壓差信號的轉(zhuǎn)換。
[0047] CAN總線一端協(xié)議控制器通過串行數(shù)據(jù)輸出線TXD和串行數(shù)據(jù)輸入線RXD連接到 CAN收發(fā)器，CAN收發(fā)器通過有差動發(fā)送和接收功能的兩個總線終端CANH和CANL連接到總 線電纜；另一端PCA82C250收發(fā)器通過串行數(shù)據(jù)輸出線TXD和串行數(shù)據(jù)輸入線RXD與單片 機的串口連接，有差動發(fā)送和接收功能的兩個總線終端CANH和CANL連接到總線電纜；通信 利用壓差傳輸?shù)腃AN - BUS總線傳輸數(shù)據(jù)。RS用于模式控制，參考電壓輸出VREF的輸出電 壓是額定VCC的0. 5倍，其中收發(fā)器的額定電源電壓是5V。協(xié)議控制器輸出一個串行的發(fā) 送數(shù)據(jù)流到收發(fā)器的TXD引腳。內(nèi)部的上拉功能將TXD輸入設(shè)置成邏輯高電平，也就是說 總線輸出驅(qū)動器默認是被動的。在隱性狀態(tài)中CANH和CANL輸入通過典型內(nèi)部阻抗是17k 的接收器輸入網(wǎng)絡(luò)，偏置到2. 5V的額定電壓。另外，如果TXD是邏輯低電平，總線的輸出級 將被激活，在總線電纜上產(chǎn)生一個顯性的信號電平。輸出驅(qū)動器由一個源輸出級和一個下 拉輸出級組成。CANH連接到源輸出級，CANL連接到下拉輸出級。在顯性狀態(tài)中CAN_H的額 定電壓是3. 5V，CAN_L是1. 5V。
[0048] 本注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)可以擴展多路輸入和輸出，可以用于各類注塑設(shè)備；且 該溫度監(jiān)控系統(tǒng)融入了現(xiàn)代控制理論，溫度控制效果顯著；本系統(tǒng)提高了生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì) 量；具有通用性和靈活性，大大降低軟件設(shè)計的工作量，新產(chǎn)品控制器的開發(fā)周期也大大縮 短。
【權(quán)利要求】
1. 一種注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括通過計算機控制系統(tǒng)控制的單片機測控系統(tǒng)，以 及溫度傳感器組；其特征在于，把加熱料筒縱向溫度分成6段溫區(qū)進行采集； 所述單片機測控系統(tǒng)包括相互獨立設(shè)置并通信的溫度監(jiān)測模塊和溫度控制模塊； 所述溫度傳感器組包括分別設(shè)置在注塑設(shè)備各溫區(qū)的溫度傳感器，各溫度傳感器將采 集的溫度信號通過所述溫度監(jiān)測模塊傳輸至所述計算機控制系統(tǒng)； 所述溫度控制模塊通過接收所述計算機控制系統(tǒng)的計算數(shù)據(jù)控制加熱功率控制系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度監(jiān)測模 塊采用具有24位高速率A/D轉(zhuǎn)換功能的8051F350單片機。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度控制模 塊采用具有6通道PWM輸出的AVR系列Atmega48單片機。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器 組包括6個溫度傳感器，分別檢測6個溫區(qū)，每個傳感器采用高精度鉬電阻PT100溫度傳感 器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱功率控 制系統(tǒng)由可控硅構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑設(shè)備溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該監(jiān)控系統(tǒng)采用 CAN/RS232模塊作為傳輸接口實現(xiàn)總線通信。
【文檔編號】B29C45/78GK203901673SQ201420241941
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月10日
【發(fā)明者】黃培, 陸一飛, 楊海南, 范圣芳, 吳文輝, 索志慧, 戚海永 申請人:江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院