专利名称：高精度温度控制及远程数据交换系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及温控领域，尤其是一种高精度温度控制及远程数据交换系统。
背景技术：
电阻炉温度控制过程是一个非线性、时变和大滞后的过程，很难建立一个精确的 数学模型。工业生产过程中经常遇到的温度控制系统是具有大滞后特征的控制系统，单纯 采用PID算法校正的温度控制系统具有高频扰动大、调整时间长、PID参数整定困难、有较 大超调量等弊端。
实用新型内容本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种高精度温度控制及远程数据交 换系统。 本实用新型解决其技术问题采用的技术方案这种高精度温度控制及远程数据交 换系统，主要包括电阻炉中的电阻丝、温控器和热电偶，所述的热电偶与温控器的输入端相 连接，温控器的输出端通过调压模块与电阻炉中的电阻丝相连接，其中温控器用于通过模 糊控制运算调节控制调压模块的电压输出。 作为优选，所述的调压模块采用可控硅移相触发模块，与电网相位同步，通过改变 控制电压0 5V的大小，内部产生相对电网电压180 0度角的触发脉冲，通过光电隔离， 输出端触发相应的可控硅导通。 本实用新型有益的效果是1、节能降耗，实现较低的空炉损失及较高的有效功率； 2、多段控制。3、系统具有较好动态特性。不仅升温速度快，而且超调量很小。4、系统具有
理想的稳态品质，稳态过程没有振荡，温度控制精度在士rc以内。5、系统的抗干扰能力增
强，对生产现场各种用电设备引起的干扰具有较好的抑制作用，无噪音。6、当被控过程参数 发生变化时，控制系统仍能保持较好的适应能力和鲁棒性。
图1是本实用新型系统结构示意图； 图2是本实用新型中模糊控制方框示意图； 图3是本实用新型固态继电器内部结构方框图； 图4是本实用新型控制电压与固态继电器输出导通角关系曲线及波形图； 图5是本实用新型温控器与调压模块的二次回路示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明 本实用新型所述的这种高精度温度控制及远程数据交换系统，主要包括电阻炉中 的电阻丝、温控器和热电偶，所述的热电偶与温控器的输入端相连接，温控器的输出端通过调压模块与电阻炉中的电阻丝相连接，其中温控器用于通过模糊控制运算调节控制调压模 块的电压输出，从而达到加热炉炉温的自动控制。系统流程如图1。所述的调压模块采用可 控硅移相触发模块，与电网相位同步，通过改变控制电压0 5V的大小，内部产生相对电网 电压180 0度角的触发脉冲，通过光电隔离，输出端触发相应的可控硅导通，从而达到移 相调压的目的。 模糊和神经网络控制是一种非线性控制方式，对无法取得数学模型或数学模型相 当粗糙的系统可以取得满意的控制效果。因此，电阻炉温控系统在充分兼容，利用原有系 统的传感器和执行机构(开关、按钮、调压模块等)，尽可能恢复原有系统的功能的基础上， 采用了一种基于人工神经网络与模糊控制相结合的数学模式，利用人工神经网络的自学 习、自适应和并行处理的能力，将模糊控制规则转化为神经网络的学习样本，通过ANN的BP 学习算法，记忆这些规则样本，实现系统响应速度快、精度高和鲁棒性的特点(原理见附图 2)。模糊控制的实施不仅使复杂劳动简化，还节约了调试时间，而且提高了控制系统的调节 品质。系统通过实时监测炉内温度，与设定温度比较之后再由系统计算后，控制相关联的调 压模块动作，通过调整调压模块的导通角输出电流来控制系统的稳定.从而达到改善操作 工艺，提高温控精度，实现工艺生产过程自动化的目的。 固态继电器内部结构方框图如图3所示，控制电压与固态继电器输出导通角关系 曲线(阻性负载)及波形图如图4所示固态继电器工作可靠，寿命长，无噪声，无火花，无 电磁干扰，开关速度快，抗干扰能力强，体积小，耐冲击，耐振荡，防爆，防潮，能与TTL， DTL， HTL等逻辑电路兼容，以微小的控制信号达到直接驱动大电流负载。 温控器与调压模块的二次回路如图5所示，温控系统主要由温度传感器、温度调 节仪、执行装置、被控对象四个部分组成，被控制对象是大容量、大惯性的电热炉，是具有多 阶容积迟后特性的典型。在工程上往往近似为包含有纯滞后的二阶容积迟后；由于被控对 象电容量大，故采用可控硅作为调节器的执行器。电阻炉温度是生产过程和科学试验中普 遍存在的被控物理参数，而温度系统为大滞后系统，较大的纯滞后可引起系统不稳定。大量 的应用实践表明，采用传统的PID控制稳态响应特性较好，但难以得到满意的动态响应特 性。模糊控制的优点是能够得到较好的动态响应特性，并且无需知道被控对象的数学模型， 适应性强，鲁棒性好。但模糊控制也存在固有的缺点，容易受模糊规则有限等级的限制而引 起误差。本系统采用了 Fuzzy-PID复合控制，当温度偏差较大的时候采用Fuzzy控制，以加 快响应速度；当温度偏差较小进入稳态过程后，则由程序自动切换到PID控制，消除静差， 提高控制精度。 除上述实施例外，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新 型要求的保护范围。
权利要求一种高精度温度控制及远程数据交换系统，主要包括电阻炉中的电阻丝、温控器和热电偶，其特征是所述的热电偶与温控器的输入端相连接，温控器的输出端通过调压模块与电阻炉中的电阻丝相连接，其中温控器用于通过模糊控制运算调节控制调压模块的电压输出。
2. 根据权利要求1所述的高精度温度控制及远程数据交换系统，其特征在于所述的 调压模块采用可控硅移相触发模块，与电网相位同步，通过改变控制电压0 5V的大小，内部产生相对电网电压180 0度角的触发脉冲，通过光电隔离，输出端触发相应的可控硅导 通。
专利摘要本实用新型涉及一种高精度温度控制及远程数据交换系统，主要包括电阻炉中的电阻丝、温控器和热电偶，所述的热电偶与温控器的输入端相连接，温控器的输出端通过调压模块与电阻炉中的电阻丝相连接，其中温控器用于通过模糊控制运算调节控制调压模块的电压输出。本实用新型有益的效果是1、节能降耗，实现较低的空炉损失及较高的有效功率；2、多段控制。3、具有较好动态特性。不仅升温速度快，而且超调量很小。4、具有理想的稳态品质，稳态过程没有振荡，温度控制精度在±1℃以内。5、抗干扰能力增强，对生产现场各种用电设备引起的干扰具有较好的抑制作用，无噪音。6、当被控过程参数发生变化时，控制系统仍能保持较好的适应能力和鲁棒性。
文档编号G05D23/22GK201477460SQ20092019646
公开日2010年5月19日 申请日期2009年9月10日 优先权日2009年9月10日
发明者孙才超, 求立涛, 王志红 申请人:杭州东吴智能技术有限公司