專利名稱：一種反應(yīng)釜高效控溫方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種反應(yīng)釜高效控溫方法及裝置。
背景技術(shù)：
反應(yīng)釜是一種廣泛應(yīng)用于石油、化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品，用來完成硫化 、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器，材質(zhì)一般有碳錳鋼、不銹鋼、鋯 、鎳基(哈氏、蒙乃爾、因康鎳)合金及其它復(fù)合材料，在使用過程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照產(chǎn)品 銘牌上標(biāo)定的工作壓力和工作溫度進(jìn)行操作，以免造成危險(xiǎn)，反應(yīng)釜控制器是可以對反應(yīng)釜 溫度等參數(shù)進(jìn)行控制管理的裝置，在反應(yīng)釜的使用過程中不可或缺，目前針對控溫系統(tǒng)的控 制算法較為流行的有傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)，改進(jìn)的PID調(diào)節(jié)，模糊PID，大林算法，以及以針對大 慣性溫度調(diào)節(jié)經(jīng)典的"調(diào)一調(diào)等一等"為思想的調(diào)節(jié)方式，但是，針對反應(yīng)釜及類似容器的 大慣性、純滯后、非線性等特點(diǎn)，就PID調(diào)節(jié)方式而言，導(dǎo)致其精確的抽象與建模十分困難 ，進(jìn)而，難以確定合適的P、 I、 D參數(shù)，所以經(jīng)典的PID控制顯然不合適，除了有容易產(chǎn)生震 蕩現(xiàn)象，超調(diào)較大等缺點(diǎn)，由于其非線性的特性，對于不同的溫度，需要尋找不同的PID參 數(shù)，不僅增加了工作量，而且沒有實(shí)際意義，改進(jìn)的PID和模糊PID，即將PID參數(shù)進(jìn)行分段 ，每個(gè)參數(shù)進(jìn)行模糊處理，能在不同區(qū)域選用不同的PID，這種方法雖然較經(jīng)典PID有更好的 控制效果，溫度可以穩(wěn)定在較小的范圍之內(nèi)，但是如果純粹用這樣的調(diào)節(jié)方式，在實(shí)際應(yīng)用 中仍然難以滿足高精度的要求，同時(shí)也存在針對不同溫度選用不同參數(shù)的現(xiàn)象，針對大林算 法，對于反應(yīng)釜這樣的控制對象，遞減鋸齒波的輸出不僅導(dǎo)致調(diào)節(jié)過程不平滑，而且容易超 調(diào)，其輸出量的選擇也較為麻煩，對于經(jīng)典的"調(diào)一調(diào)，等一等"思想的控制顯然要求足夠 長的調(diào)節(jié)時(shí)間，這對于工業(yè)控制顯然是不合理的，需要說明的是當(dāng)前較為流行的智能PID控 制方法，對于反應(yīng)釜這樣的控制對象沒有實(shí)際意義，因?yàn)閷Σ煌臏囟扔胁煌淖顑?yōu)PID， 自整定一次最優(yōu)PID所需時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)期，目前，國內(nèi)對反應(yīng)釜溫控系統(tǒng)的控制算法，不 是溫度控制精度達(dá)不到要求，就是調(diào)節(jié)時(shí)間過長，而且沒有形成一種普遍的高效的控制思想 ，因此需要一種全新高效的控制算法使得溫度控制精度與調(diào)節(jié)時(shí)間都達(dá)到最優(yōu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對現(xiàn)有反應(yīng)釜溫度特性具有的大慣性、純滯后、非線 性等特征，以及現(xiàn)有溫控方法不準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)采集分析不方便、調(diào)節(jié)時(shí)間長等缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn) ，提出一種控制精度高、調(diào)節(jié)時(shí)間短的反應(yīng)釜高效控溫方法及裝置。
本發(fā)明采用的技術(shù)措施是
一種反應(yīng)釜高效控溫方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟 步驟A :通過外部鍵盤按鍵確定開始加熱，
步驟B:設(shè)定各個(gè)閾值，
步驟C:溫度傳感器獲得當(dāng)前溫度，并計(jì)算溫度偏差E，
步驟D:將溫度偏差E與已設(shè)閾值以及零點(diǎn)進(jìn)行比較，進(jìn)行加熱階段的選擇， 步驟E:根據(jù)所選加熱階段的判斷，輸出相應(yīng)的電壓，進(jìn)行加熱， 步驟F:重復(fù)步驟C，計(jì)算溫度偏差，當(dāng)溫度偏差小于0時(shí)，停止溫度調(diào)節(jié)。 本發(fā)明所述的一種反應(yīng)釜高效溫控方法，當(dāng)步驟A中選擇不加熱時(shí)，停止溫度調(diào)節(jié)。 本發(fā)明所述的一種反應(yīng)釜高效溫控方法，步驟B中設(shè)定的閾值包括最大閾值M、亞最大閾 值N、目標(biāo)閾值T。
本發(fā)明所述的一種反應(yīng)釜高效溫控方法，其特征在于所述的加熱階段分為全速加熱階段 即當(dāng)E〉M時(shí)、亞全速加熱階段即當(dāng)M〉E〉N時(shí)、改進(jìn)模糊PID調(diào)節(jié)階段即當(dāng)N〉E〉T時(shí)，維持加熱階 段即當(dāng)T〉E〉0時(shí)，當(dāng)處于全速加熱階段時(shí)，步驟E中采用最大電壓進(jìn)行加熱，當(dāng)處于亞全速加 熱階段時(shí)，采用小于最大電壓的設(shè)定電壓進(jìn)行加熱，當(dāng)處于改進(jìn)模糊PID階段時(shí)，采用模糊 PID調(diào)節(jié)控制，用維持電壓與反模糊電壓進(jìn)行加熱，當(dāng)處于維持階段時(shí)，由維持電壓進(jìn)行加熱。
本發(fā)明所述的一種反應(yīng)釜高效溫控方法，其特征在于當(dāng)步驟D中溫度偏差值E〈0時(shí)，停止 溫度調(diào)節(jié)。
一種反應(yīng)釜高效溫控裝置，包括電源、單片機(jī)、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、控制電路板 、液晶顯示器、鍵盤、電路接口插座，其特征在于單片機(jī)固定在控制電路板上，控制電路板 上設(shè)有電源電路、信號輸入電路、功率放大電路、加熱驅(qū)動(dòng)電路以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電路接 口插座與控制電路板相連接，溫度傳感器與轉(zhuǎn)速傳感器分別經(jīng)電路接口插座與控制電路板上 的信號輸入電路相連接，液晶顯示器與控制電路板相連接，鍵盤與控制電路板相連接，電源 與電路接口插座相連接。
本發(fā)明可以設(shè)有LED指示燈，LED指示燈與控制電路板相連接，用來配合能夠顯示反應(yīng)釜 溫度等參數(shù)的LCD使用，指示反應(yīng)釜的工作狀態(tài)并給出簡潔直觀的指示。本發(fā)明可以采用C8051F單片機(jī)，通過單片機(jī)上的通訊接口能夠方便的將所采集的溫度、 轉(zhuǎn)速等參數(shù)信息傳送至外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析計(jì)算。
本發(fā)明在使用過程中，需要將溫度傳感器與轉(zhuǎn)速傳感器分別連接固定在反應(yīng)釜上，并將 反應(yīng)釜上的加熱電阻絲經(jīng)電路接口插座與控制電路板上的加熱驅(qū)動(dòng)電路相連接，電機(jī)經(jīng)電路 接口插座與控制電路板上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路相連接，通過操作鍵盤來打開電源開關(guān)，使電源經(jīng) 電路接口插座并通過控制電路板上的電源電路給整個(gè)裝置上電，此時(shí)溫度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感 器開始工作，對反應(yīng)釜的溫度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)經(jīng)控制電路板上的信 號輸入電路送入單片機(jī)中，單片機(jī)中事先寫入數(shù)據(jù)處理算法，此時(shí)對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處 理和存儲(chǔ)，并根據(jù)處理結(jié)果輸出命令信號，命令信號通過控制電路板上的相應(yīng)電路分別傳送 至指示燈、揚(yáng)聲器和液晶顯示屏，來直觀的顯示反應(yīng)過程中反應(yīng)釜的各種參數(shù)，工作人員通 過操作鍵盤可以輸入控制信息，輸入的信息通過單片機(jī)的處理經(jīng)加熱電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路傳 送至加熱電阻絲和電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要調(diào)整反應(yīng)釜各參數(shù)的目的，本發(fā)明具有控制精度 高、調(diào)節(jié)時(shí)間短、使用效果好等顯著的優(yōu)點(diǎn)。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記單片機(jī)l、溫度傳感器2、轉(zhuǎn)速傳感器3、控制電路板4、液晶顯示器5、鍵盤6 、電路接口插座7、電源電路8、信號輸入電路9、功率放大電路ll、加熱驅(qū)動(dòng)電路12、電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路13、 LED指示燈14、電源15。
具體實(shí)施例方式
一種反應(yīng)釜高效控溫方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟 步驟A:通過外部鍵盤按鍵確定開始加熱， 步驟B:設(shè)定各個(gè)閾值，
步驟C:溫度傳感器獲得當(dāng)前溫度，并計(jì)算溫度偏差E，
步驟D:將溫度偏差E與已設(shè)閾值以及零點(diǎn)進(jìn)行比較，進(jìn)行加熱階段的選擇， 步驟E:根據(jù)所選加熱階段的判斷，輸出相應(yīng)的電壓，進(jìn)行加熱，
步驟F:重復(fù)步驟C，計(jì)算溫度偏差，當(dāng)溫度偏差小于O時(shí)，停止溫度調(diào)節(jié)。本發(fā)明所述的 一種反應(yīng)釜高效溫控方法，當(dāng)步驟A中選擇不加熱時(shí)，停止溫度調(diào)節(jié)，本發(fā)明所述的一種反 應(yīng)釜高效溫控方法，步驟B中設(shè)定的閾值包括最大閾值M、亞最大閾值N、目標(biāo)閾值T，本發(fā)明 所述的一種反應(yīng)釜高效溫控方法，其特征在于所述的加熱階段分為全速加熱階段即當(dāng)E〉M時(shí) 、亞全速加熱階段即當(dāng)M〉E〉N時(shí)、改進(jìn)模糊PID調(diào)節(jié)階段即當(dāng)N〉E〉T時(shí)，維持加熱階段即當(dāng)
6T〉E〉0時(shí)，當(dāng)處于全速加熱階段時(shí)，步驟E中采用最大電壓進(jìn)行加熱，當(dāng)處于亞全速加熱階段 時(shí)，采用小于最大電壓的設(shè)定電壓進(jìn)行加熱，當(dāng)處于改進(jìn)模糊PID階段時(shí)，采用模糊PID調(diào)節(jié) 控制，用維持電壓與反模糊電壓進(jìn)行加熱，當(dāng)處于維持階段時(shí)，由維持電壓進(jìn)行加熱。 在使用過程中，首先通過外部按鍵輸入信號，確定是否開始加熱
一種反應(yīng)釜高效溫控裝置，包括電源15、單片機(jī)l、溫度傳感器2、轉(zhuǎn)速傳感器3、控制 電路板4、液晶顯示器5、鍵盤6、電路接口插座7，其特征在于單片機(jī)1固定在控制電路板4上 ，控制電路板4上設(shè)有電源電路8、信號輸入電路9、功率放大電路ll、加熱驅(qū)動(dòng)電路12以及 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路13，電路接口插座7與控制電路板4相連接，溫度傳感器2與轉(zhuǎn)速傳感器3分別經(jīng) 電路接口插座7與控制電路板4上的信號輸入電路9相連接，液晶顯示器5與控制電路板4相連 接，鍵盤6與控制電路板4相連接，電源15與電路接口插座7相連接，本發(fā)明可以設(shè)有LED指示 燈14， LED指示燈14與控制電路板4相連接，用來指示反應(yīng)釜的工作狀態(tài)并給出簡潔直觀的指 示，本發(fā)明可以采用C8051F單片機(jī)，通過單片機(jī)l上的通訊接口能夠方便的將所采集的溫度 、轉(zhuǎn)速等參數(shù)信息傳送至外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析計(jì)算，本發(fā)明在使用過程中，需要將溫度傳感 器2與轉(zhuǎn)速傳感器3分別連接固定在反應(yīng)釜上，并將反應(yīng)釜上的加熱電阻絲經(jīng)電路接口插座7 與控制電路板4上的加熱驅(qū)動(dòng)電路12相連接，電機(jī)經(jīng)電路接口插座7與控制電路板4上的電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路13相連接，通過操作鍵盤6來打開電源開關(guān)，使外部電源通過控制電路板4上的電源 電路8給整個(gè)裝置上電，此時(shí)溫度傳感器2和轉(zhuǎn)速傳感器3開始工作，對反應(yīng)釜的溫度、轉(zhuǎn)速 等參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)經(jīng)控制電路板4上的信號輸入電路9送入單片機(jī)1中，單片 機(jī)l中事先寫入數(shù)據(jù)處理算法，此時(shí)對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理和存儲(chǔ)，并根據(jù)處理結(jié)果輸 出命令信號，命令信號通過控制電路板4上的相應(yīng)電路分別傳送至指示燈14和液晶顯示器5， 來直觀的顯示反應(yīng)過程中反應(yīng)釜的各種參數(shù)，工作人員通過操作鍵盤6可以輸入控制信息， 輸入的信息通過單片機(jī)1的處理經(jīng)加熱驅(qū)動(dòng)電路12和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路13傳送至加熱電阻絲和電 機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)需要調(diào)整反應(yīng)釜各參數(shù)的目的，本發(fā)明針對現(xiàn)有反應(yīng)釜控制器往往采用通 用的溫度控制器件以及轉(zhuǎn)速控制器件進(jìn)行組裝導(dǎo)致控制效果不準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)采集分析不方便等 缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)，具有控制精度高、調(diào)節(jié)時(shí)間短、使用效果好等顯著的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)釜高效控溫方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟步驟A通過外部鍵盤按鍵確定開始加熱，步驟B設(shè)定各個(gè)閾值，步驟C溫度傳感器獲得當(dāng)前溫度，并計(jì)算溫度偏差E，步驟D將溫度偏差E與已設(shè)閾值以及零點(diǎn)進(jìn)行比較，進(jìn)行加熱階段的選擇，步驟E根據(jù)所選加熱階段的判斷，輸出相應(yīng)的電壓，進(jìn)行加熱，步驟F重復(fù)步驟C，計(jì)算溫度偏差，當(dāng)溫度偏差小于0時(shí)，停止溫度調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種反應(yīng)釜高效溫控方法，其特征在于當(dāng)步驟A中選擇不加熱時(shí) ，停止溫度調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種反應(yīng)釜高效溫控方法，其特征在于步驟B中設(shè)定的閾值包括 最大閾值M、亞最大閾值N、目標(biāo)閾值T。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種反應(yīng)釜高效溫控方法，其特征在于所述的加熱階段分為全速 加熱階段即當(dāng)E〉M時(shí)、亞全速加熱階段即當(dāng)M〉E〉N時(shí)、改進(jìn)模糊PID調(diào)節(jié)階段即當(dāng)N〉E〉T時(shí)，維 持加熱階段即當(dāng)T〉E〉0時(shí)，當(dāng)處于全速加熱階段時(shí)，步驟E中采用最大電壓進(jìn)行加熱，當(dāng)處于 亞全速加熱階段時(shí)，采用小于最大電壓的設(shè)定電壓進(jìn)行加熱，當(dāng)處于改進(jìn)模糊PID階段時(shí)， 采用模糊PID調(diào)節(jié)控制，用維持電壓與反模糊電壓進(jìn)行加熱，當(dāng)處于維持階段時(shí)，由維持電 壓進(jìn)行加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種反應(yīng)釜高效溫控方法，其特征在于當(dāng)步驟D中溫度偏差值 E〈0時(shí)，停止溫度調(diào)節(jié)。
6.一種反應(yīng)釜高效溫控裝置，包括電源、單片機(jī)、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、控制電路 板、液晶顯示器、鍵盤、電路接口插座，其特征在于單片機(jī)固定在控制電路板上，控制電路 板上設(shè)有電源電路、信號輸入電路、功率放大電路、加熱驅(qū)動(dòng)電路以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電路 接口插座與控制電路板相連接，溫度傳感器與轉(zhuǎn)速傳感器分別經(jīng)電路接口插座與控制電路板 上的信號輸入電路相連接，液晶顯示器與控制電路板相連接，鍵盤與控制電路板相連接，電 源與電路接口插座相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種反應(yīng)釜高效溫控裝置，其特征在于設(shè)有LED指示燈，LED指示 燈與控制電路板相連接。權(quán)利要求8
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種反應(yīng)釜高效溫控裝置，其特征在于C8051F單片機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種反應(yīng)釜高效溫控方法及裝置，其特征在包括以下幾個(gè)步驟通過外部鍵盤按鍵確定開始加熱，設(shè)定各個(gè)閾值，溫度傳感器獲得當(dāng)前溫度，并計(jì)算溫度偏差E，將溫度偏差E與已設(shè)閾值以及零點(diǎn)進(jìn)行比較，進(jìn)行加熱階段的選擇，根據(jù)所選加熱階段的判斷，輸出相應(yīng)的電壓，進(jìn)行加熱，根據(jù)所選加熱階段的判斷，輸出相應(yīng)的電壓，進(jìn)行加熱，重復(fù)第三步，計(jì)算溫度偏差，當(dāng)溫度偏差小于0時(shí)，停止溫度調(diào)節(jié)，本發(fā)明能夠通過通訊接口能夠方便的將所采集的參數(shù)信息傳送至外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析計(jì)算，具有結(jié)構(gòu)合理、使用方便、安全準(zhǔn)確等顯著的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B01J19/00GK101637711SQ200910305970
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者屈云飛, 杜清府 申請人:山東大學(xué)威海分校