一种基于单片机的聚氨酯合成反应釜温控系统的制作方法

本发明涉及一种温控系统，更具体的说是涉及一种基于单片机的聚氨酯合成反应釜温控系统。

背景技术：

反应釜是聚氨酯大规模工业生产主要的化工装置设备，聚氨酯反应釜温度控制的有效性直接关系到企业的安全生产，同时也影响到合成的聚氨酯质量品质好坏和聚氨酯生产效率。由于企业对聚氨酯工业生产过程自动化控制的迫切需求，自20世纪70年代末以来的50年间，微电子领域和信息计算机方面的快速发展，以及自动化智能控制理论大发展，温度自动化控制系统方面的发展非常迅速。在国外，自动化和智能化等方面成果丰硕，美国、日本、以色列等国都研发出了成熟的温度控制系统。

但由于我国的聚氨酯的生产工艺还处于较为初级的发展阶段，对反应釜自动温控的相关研究还不够深入，仍有许多中小型企业还没有为反应釜配备温度控制系统，或者只是配备半自动的温控系统，许多操作还需要人工完成。而且控制的精准和系统的抗干扰能力都存在不足，人工操作又存在较大的滞后性，不能够及时应对快速温升的突发情况，因此严重影响化工企业的安全生产。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于单片机的聚氨酯合成反应釜温控方案设计，为有效控制聚氨酯反应釜在聚氨酯合成反应过程中的温度，防止反应釜出现严重超温情况，保证聚氨酯的安全生产。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于单片机的聚氨酯合成反应釜温控系统，包括：

热电偶ptc，贴合设置在反应釜内，一端耦接电源；

比较器u1，该比较器的同相输入端耦接于热电偶ptc相对电源的另一端，反相输入端输入有参考电压；

单片机u2，该单片机u2具有一个输入引脚和三个输出引脚，所述输入引脚耦接于比较器u1的输出端，三个输出引脚分别耦接有热电偶控制电路、警报电路和冷却水控制电路；

其中，热电偶控制电路与反应釜热电偶耦接，以控制热电偶是否加热，冷却水控制电路与反应釜冷却水控制阀耦接，以控制打开或是关闭冷却水。

作为本发明的进一步改进，所述热电偶控制电路包括：

三极管q1，该三极管q1的基极耦接有电阻r4后耦接至单片机u2的输出引脚，集电极耦接有继电器k的线柱后接电源，发射极接地；

其中，继电器k的开关部串接在外部市电与热电偶之间。

作为本发明的进一步改进，所述警报电路包括：

切换开关s3，该切换开关s3具有一个输入点和两个切换点，输入点耦接有电阻r3后耦接至单片机u2的输出引脚，两个切换点中的一个切换点接地，另一个切换点耦接有相互并联的蜂鸣器spk1和报警灯lamp1后接电源。

作为本发明的进一步改进，所述冷却水控制电路包括：

切换开关s2，该切换开关s2具有一个输入端和两个切换端，输入端耦接有电阻r2后耦接至单片机u2的输出引脚，两个切换端中的一个切换端接地，另一个切换端耦接于外部冷却控制阀后接市电。

作为本发明的进一步改进，所述热电偶ptc包括本体和安装座，所述安装座固定安装在反应釜的内侧壁上，其背向反应釜的一侧固定有安装支架，所述本体固定在安装支架上，所述安装座背向本体的一侧固定有两根接线柱，两根接线柱与安装支架耦接，并在安装座安装在反应釜的内侧壁上时，穿过反应釜到外界，所述接线柱和安装支架上均套设有隔热层。

作为本发明的进一步改进，所述安装支架与接线柱一体设置呈圆柱状，隔热层包括外柱和内柱，所述内柱套接在安装支架上，并穿过反应釜的侧壁延伸至接线柱上，所述外柱同轴套接在内柱上，且两端与内柱的两端封闭设置，其中内柱与外柱之间留有间隙，形成用于容纳冷却水的冷却腔，所述外柱穿入到反应釜侧壁的位置上设有与冷却腔连通的接口。

本发明的有益效果，该温控系统设计方案整合集成了反应釜加热控制装置、冷却水循环启停装置和报警提示装置，利用单片机可同时控制加热装置、水泵电磁阀和报警提示装置，能够及时有效地抑制反应釜快速温升，同时置换反应釜内受热的冷却水，发出告警铃声和闪光提醒在岗人员，反应釜存在超温的安全隐患，需要及时处理。

附图说明

图1为本发明的基于单片机的聚氨酯合成反应釜温控系统的电路示意图；

图2为图1中热电偶的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

参照图1所示，本实施例的一种基于单片机的聚氨酯合成反应釜温控系统，包括：

热电偶ptc，贴合设置在反应釜内，一端耦接电源；

比较器u1，该比较器的同相输入端耦接于热电偶ptc相对电源的另一端，反相输入端输入有参考电压；

单片机u2，该单片机u2具有一个输入引脚和三个输出引脚，所述输入引脚耦接于比较器u1的输出端，三个输出引脚分别耦接有热电偶控制电路1、警报电路2和冷却水控制电路3；

其中，热电偶控制电路1与反应釜热电偶耦接，以控制热电偶是否加热，冷却水控制电路3与反应釜冷却水控制阀耦接，以控制打开或是关闭冷却水，本实施例中对于热电偶控制电路1、警报电路2和冷却水控制电路3进行了具体化举例，所述热电偶控制电路1包括：三极管q1，该三极管q1的基极耦接有电阻r4后耦接至单片机u2的输出引脚，集电极耦接有继电器k的线柱后接电源，发射极接地；其中，继电器k的开关部串接在外部市电与热电偶之间，所述警报电路2包括：切换开关s3，该切换开关s3具有一个输入点和两个切换点，输入点耦接有电阻r3后耦接至单片机u2的输出引脚，两个切换点中的一个切换点接地，另一个切换点耦接有相互并联的蜂鸣器spk1和报警灯lamp1后接电源，所述冷却水控制电路3包括：切换开关s2，该切换开关s2具有一个输入端和两个切换端，输入端耦接有电阻r2后耦接至单片机u2的输出引脚，两个切换端中的一个切换端接地，另一个切换端耦接于外部冷却控制阀后接市电，在进行聚氨酯合成反应时，反应釜内的反应温度必须要控制在80℃左右。反应开始时反应釜内的温度是t<80℃，定值电阻r0的阻值大于ptc型热敏电阻rt，因此r0分得的电压大，使得u+>uref，然后这两端输入的模拟信号再经过比较器的处理，通过比较处理产生一种二进制的输出信号,得出输入电压较高的一路。在经过比较器u1处理时，如果正端输入电压高于负端输入电压，则输出为高电平“1”；相反，若负端输入电压高于正端输入电压，那么输出为低电平“0”。因此，在u+>uref时，所以此时输出的u0是高电平，此时输出的二进制电信号是“1”，即输入单片机的信号p1.0=1。相反，若反应釜内的温度一旦超过限定温度，t>80℃时，ptc型热敏电阻的特性是阻值随着温度的升高而增大rt增大，此时rt>r0，因而使得u+<uref，输出的u0为低电平，输出的二进制电信号是“0”，而输入到单片机u2的信号p1.0=0。

根据所编写的单片机u2温控程序可知，刚开始当反应釜温度低于80℃时，从输入引脚“k1”输入到单片机u2的是高电平“1”，三个输出引脚“l1”、“l2”、“l3”分别输出低电平“0”、低电平“0”和高电平“1”。当l1路输出的信号是低电平“0”，通过三极管q1将信号放大与三极管q1另一端的输入电压形成电位差，使常开触点的继电器k动作，常开触点吸合，从而将用大电路接通，实现用热电偶加热反应釜。而此时l2路输出的信号是低电平“0”，同样形成电位差使切换开关s2吸合，控制进出反应釜冷却水的电磁阀关闭，为加热反应釜创造条件。同时l3输出高电平“1”，不能形成电位差，切换开关s3不能接通超温报警灯和蜂鸣器。

当反应釜发生超出限定反应温度的情况，从输入引脚“k1”输入到单片机的信号将是低电平“0”，三个输出引脚“l1”、“l2”、“l3”分别输出高电平“1”、高电平“1”和低电平“0”。将在第一时间使热电偶停止加热，并发出报警铃声，报警灯亮起，启动电磁阀让加热水流出反应釜，启动循环电机将冷却水注入反应釜，从而实现对超温反应釜温度控制。

而在热电偶ptc检测到温度传输出温度数据的过程中，主要是通过电流流过热电偶产生电压的方式反馈到外界的，而由于反应釜在工作的过程中温度较高，因此会对电流产生一定的影响，尤其是本实施例中的安装支架51和接线柱52为铜柱的情况下，因此通过内柱和外柱的组合设置，可有效的利用冷却水构成一层隔热层，避免反应釜内的温度对于安装支架51和接线柱52导电性能的影响，增加热电偶ptc输出温度数据的准确性，且就地取材使用了反应釜内的冷却水实现隔热，就不需要额外的设置冷却介质了。

综上所述，本实施例的温控系统，可利用单片机u2实现对于反应釜内温度进行超温控制了，结构简单容易实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。