自动识别热电偶类型的方法、装置、温度扩展模块及温度测量系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种自动识别热电偶类型的方法，应用于与PLC连接的温度扩展模块中，所述方法包括如下步骤：在温度扩展模块上电时，自动识别连接在所述温度扩展模块上的热电偶的类型；根据所述识别的热电偶的类型，获得所述类型所对应的分度表，利用所述热电偶以及所述分度表对测量对象进行测温。本发明还公开了相应的装置、温度扩展模块以及温度测量系统。通过实施本发明的技术方案，可以提高对被测对象的温度测量的准确度。
【专利说明】
自动识别热电偶类型的方法、装置、温度扩展模块及温度测量 系统
技术领域
[0001 ] 本发明涉及可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)领域，尤 其涉及一种自动识别热电偶类型的方法、装置、温度扩展模块及温度测量系统。
【背景技术】
[0002] 在现有技术中，PLC为扩展l/0(lnput/0utput，输入或输出）点或功能，一般需要通 过扩展总线将各种I/O模块或功能模块连接起来构成PLC控制系统，PLC通过该扩展总线与 I/O模块或功能模块进行通信。
[0003] 现有的PLC与扩展模块之间采用的诸如串行外围设备接口（serial peripheral interface，SPI)或控制器局域网总线（ControlIer Area Network，CAN)等扩展总线进行连 接与通信。
[0004] 在应用PLC采集被测对象的温度时，一般会采用温度扩展模块，该温度扩展模块一 般可以连接热电偶来实现温度测量。其中，标准化的设计型热电偶的主要的类型有S、B、E、 K、R、J、T等七种;如下表所示，示出了各种热电偶所对应的正极和负极材料。
[0005] 当前的温度模块采用热电偶测温时，现在业界通常的做法都是知道了热电偶类型 然后通过拨码开关选择对应类型。这样做存在一些不足之处，例如当所使用的热电偶的标 识模糊时，就无法获知热电偶的类型，从而无法完成拨码开关设定。同时，在另一些情形中， 例如因为人为识别错误或者拨码开关设定错误，从而会导致温度模块的测量与热电偶类型 不匹配，故会造成温度测量的错误或者不准确。
【发明内容】
[0006] 鉴于现有技术的不足，本发明实施例一种自动识别热电偶类型的方法、装置、温度 扩展模块及温度测量系统，可以在对被测对象进行测温时，自动识别与温度扩展模块连接 的热电偶的类型，提高了测量的准确度。
[0007] 为了达到上述发明目的，本发明实施例提供了一种自动识别热电偶类型的方法， 应用于与PLC连接的温度扩展模块中，所述方法包括如下步骤： 在温度扩展模块上电时，自动识别连接在所述温度扩展模块上的热电偶的类型； 根据所述识别的热电偶的类型，获得所述类型所对应的分度表，利用所述热电偶以及 所述分度表对测量对象进行测温。
[0008] 其中，在温度扩展模块上电时，自动识别连接在所述温度扩展模块上的热电偶的 类型的步骤具体包括： 在温度扩展模块上电时，测量热电偶冷端的第一温度，并获得此时热电偶对应的第一 电压值； 控制所述热电偶冷端的温度改变至第二温度，并获得此时热电偶对应的第二电压值； 根据所述第一温度与第二温度的差值，以及所述第一电压值与第二电压值的差值，查 询一预存的温度补偿映射表，确定所述热电偶的类型； 存储所述热电偶的类型。
[0009] 其中，所述方法进一步包括： 预先生成所述温度补偿映射表并存储，所述温度补偿映射表中存储有各类型热电偶的 冷端温度差值、热电偶的电压差值的对应关系。
[0010]相应地，本发明实施例还提供了一种自动识别热电偶类型的装置，应用于与PLC连 接的温度扩展模块中，其包括： 热电偶类型识别单元，用于在温度扩展模块上电时，自动识别连接在所述温度扩展模 块上的热电偶的类型； 测温单元，用于根据所述识别的类型，获得所述类型所对应的分度表，利用所述热电偶 以及所述分度表对测量对象进行测温； 存储单元，存储有各种类型的热电偶所对应的分度表。
[0011] 其中，所述热电偶类型识别单元进一步包括： 冷端温度测量单元，用于测量热电偶冷端的温度； 电压测量单元，用于在所述冷端温度测量单元测量到热电偶冷端的温度时，获得此时 热电偶对应的电压值； 冷端温度控制单元，用于控制控制所述热电偶冷端的温度从第一温度改变至第二温 度； 差值获得单元，用于获得所述第一温度与第二温度的差值，以及获得和所述第一温度 对应的第一电压值与和第二温度对应的第二电压值的差值； 查询单元，根据所述第一温度与第二温度的差值，以及所述第一电压值与第二电压值 的差值，查询一预存的温度补偿映射表，确定所述热电偶的类型。
[0012] 其中，进一步包括： 温度补偿映射表生成单元，用于预先生成所述温度补偿映射表并存储，所述温度补偿 映射表中存储有各类型热电偶的冷端温度差值、热电偶的电压差值的对应关系。
[0013] 其中，所述冷端温度测量单元通过对一设置于所述热电偶冷端附近的热电阻进行 测量以获得所述热电偶的冷端的温度； 所述冷端温度控制单元通过设置于所述热电偶冷端附近的一可控发热源以对所述热 电偶的冷端的温度进行改变； 所述存储单元进一步存储有经所述热电偶类型识别单元所识别的与温度扩展模块连 接的当前热电偶的类型信息。
[0014] 其中，所述存储单元进一步存储有所述温度补偿映射表。
[0015] 相应地，本发明实施例还提供一种温度扩展模块，其包括有前述的自动识别热电 偶类型的装置。
[0016] 相应地，本发明实施例还提供一种温度测量系统，其包括PLC以及与所述PLC级联 的温度扩展模块，其中，所述温度扩展模块包括有前述的自动识别热电偶类型的装置，所述 PLC存储有所述温度补偿映射表。
[0017] 实施本发明实施例，具有如下有益效果： 本发明实施例提供的技术方案，采用预先设置温度补偿映射表，在温度扩展模块上电 时，通过获得与温度扩展模块连接的热电偶冷端的两种温度以及对应的两种热电偶电压， 利用两种温度差以及两种电压差查询温度补偿映射表，从而自动识别热电偶的类型，不需 要使用拨码开关，可以避免因热电偶类型错误导致的温度测量错误。
【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1是本发明提供的一种自动识别热电偶类型的方法一个实施例的主流程示意 图； 图2是图1中步骤S10的更详细的流程图； 图3是本发明提供的一种温度测量系统的一个实施例的结构示意图； 图4是图3中温度扩展模块的一个实施例的结构示意图； 图5是图4中热电偶类型识别单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明的实施例进行详见说明。
[0021] 如图1所示，示出了本发明提供的一种自动识别热电偶类型的方法一个实施例的 主流程示意图；在该实施例中，该方法应用于与PLC连接的温度扩展模块中，所述方法包括 如下步骤： 步骤S10,在温度扩展模块上电时，自动识别连接在所述温度扩展模块上的热电偶的类 型； 步骤S12,根据所述识别的热电偶的类型，获得所述类型所对应的分度表，利用所述热 电偶以及所述分度表对测量对象进行测温。
[0022] -并结合图2所示，其中，步骤SlO进一步包括： 步骤SlOO，在温度扩展模块上电时，测量热电偶冷端的第一温度T1，并获得此时热电偶 对应的第一电压值Ul;可以理解的是，对于热电偶而言，热端如果不进行加热或冷却时可以 认为短期内热端的温度是不变的，冷端的温度一般会随PCB板其他元件的发热而改变。在一 个实施例中，冷端的温度测量可以采用热电阻来实现； 步骤S102,控制所述热电偶冷端的温度改变至第二温度T2,并获得此时热电偶对应的 第二电压值U2;可以理解的是，在在温度模块中对应热电偶的冷端设置一可控的发热源，这 样可以快速的获得Tl、T2,以及他们对应的Ul、U2; 步骤S104,根据所述第一温度Tl与第二温度T2的差值ΛΤ，以及所述第一电压值Ul与第 二电压值U2的差值AU，查询一预存的温度补偿映射表，确定所述热电偶的类型； 步骤S106，存储所述热电偶的类型。每次温度模块上电时，均对接入的热电偶以上述方 法进行识别，并将识别结果存储于存储器，温度模块在后续的温度测量中，根据该识别的热 电偶类型查询对应的分度表得到测量对象的温度。
[0023]可以理解的是，在本方法中，进一步包括： 预先生成所述温度补偿映射表并存储，所述温度补偿映射表中存储有各类型热电偶的 冷端温度差值、热电偶的电压差值的对应关系。可以理解的是，该温度补偿映射表中，ΛΤ与 AU与热电偶类型的对应关系，是通过温度补偿计算而来。所谓温度补偿，是因为热电偶测 温时，是以本地温度(也就是冷端温度)为0度为标准的，当本地温度不为0度，就需要给予一 定的补偿。因为本发明中以热端温度不变为条件，因此通过两次测量和计算，可以得出ΛΤ 的变化下补偿值的变化量AU。预先通过实验，就可以获得各类型热电偶的冷端温度差值与 热电侧的电压差值之间的对应关系，并将该对应关系存储在温度补偿映射表中。
[0024] 采用本发明提供的方法，可以自动识别与温度扩展模块相连接的热电偶的类型， 不需要使用拨码开关，可以避免因热电偶类型错误导致的温度测量错误。
[0025] 如图3所示，示出了本发明提供的一温度测量系统一个实施例的结构示意图。在该 实施例中，该PLC控制系统包括PLCl以及至少一个温度扩展模块2，PLCl与多个扩展模块2 之间采用扩展总线进行级连，形成总线拓扑结构；其中，在一个实施例中，在本发明的一个 实施例中，该扩展总线米用MLVDS(Multipoint low Voltage Differential Signaling，多 点低电压差分信号)扩展总线，该MLVDS总线属于总线型拓扑结构半双工通信，在后文中提 及的扩展总线均以MLVDS扩展总线进行说明，当可以理解的是，在其他的实施例中，也可以 采用其他类型的总线。
[0026] 在所述温度扩展模块2上连接有热电偶3;在所述热电偶3的冷端附近设置有可控 发热源4以及热电阻RT。
[0027] -并结合图4所示，示出了图3中温度扩展模块的结构示意图。在该温度扩展模块 中包含有一自动识别热电偶类型的装置，具体地，其包括： 热电偶类型识别单元20，用于在温度扩展模块上电时，自动识别连接在所述温度扩展 模块上的热电偶的类型； 测温单元22,用于根据所述识别的类型，获得所述类型所对应的分度表，利用所述热电 偶以及所述分度表对测量对象进行测温； 存储单元24,存储有各种类型的热电偶所对应的分度表； 温度补偿映射表生成单元26，用于预先生成所述温度补偿映射表并存储，所述温度补 偿映射表中存储有各类型热电偶的冷端温度差值、热电偶的电压差值的对应关系。
[0028]其中，温度补偿映射表生成单元26为可选的，在一些实施例中，可以不采用该单 元，只需在温度扩展模块2中PLC模块1中存储有温度补偿映射表即可。
[0029]请结合图5所示，其中热电偶类型识别单元20进一步包括： 冷端温度测量单元200,用于测量热电偶冷端的温度，具体地，所述冷端温度测量单元 通过对一设置于所述热电偶冷端附近的热电阻进行测量以获得所述热电偶的冷端的温度； 电压测量单元202，用于在所述冷端温度测量单元测量到热电偶冷端的温度时，获得此 时热电偶对应的电压值； 冷端温度控制单元204,用于控制控制所述热电偶冷端的温度从第一温度改变至第二 温度，具体地，所述冷端温度控制单元通过设置于所述热电偶冷端附近的一可控发热源以 对所述热电偶的冷端的温度进行改变； 差值获得单元206，用于获得所述第一温度与第二温度的差值，以及获得和所述第一温 度对应的第一电压值与和第二温度对应的第二电压值的差值； 查询单元208,根据所述第一温度与第二温度的差值，以及所述第一电压值与第二电压 值的差值，查询一预存的温度补偿映射表，确定所述热电偶的类型。
[0030]其中，所述存储单元进一步存储有经所述热电偶类型识别单元所识别的与温度扩 展模块连接的当前热电偶的类型信息。
[0031 ]其中，所述存储单元进一步存储有所述温度补偿映射表。
[0032]可以理解的是，所述温度补偿映射表也可以存储在PLC模块1中，所述温度补偿映 射表生成单元26可以配置在PLC模块1中，从而可以降低温度扩展模块2的复杂程度。
[0033] 更多的细节，可以一并参照前述对图1至2的描述，在此不进行详述。
[0034] 实施本发明实施例，具有如下的有益效果： 本发明实施例提供的技术方案，采用预先设置温度补偿映射表，在温度扩展模块上电 时，通过获得与温度扩展模块连接的热电偶冷端的两种温度以及对应的两种热电偶电压， 利用两种温度差以及两种电压差查询温度补偿映射表，从而自动识别热电偶的类型，不需 要使用拨码开关，可以避免因热电偶类型错误导致的温度测量错误。
[0035] 以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范 围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【主权项】
1. 一种自动识别热电偶类型的方法，应用于与PLC连接的温度扩展模块中，其特征在 于，所述方法包括如下步骤： 在温度扩展模块上电时，自动识别连接在所述温度扩展模块上的热电偶的类型； 根据所述识别的热电偶的类型，获得所述类型所对应的分度表，利用所述热电偶以及 所述分度表对测量对象进行测温。2. 如权利要求1所述的一种自动识别热电偶类型的方法，其特征在于，在温度扩展模块 上电时，自动识别连接在所述温度扩展模块上的热电偶的类型的步骤具体包括： 在温度扩展模块上电时，测量热电偶冷端的第一温度，并获得此时热电偶对应的第一 电压值； 控制所述热电偶冷端的温度改变至第二温度，并获得此时热电偶对应的第二电压值； 根据所述第一温度与第二温度的差值，以及所述第一电压值与第二电压值的差值，查 询一预存的温度补偿映射表，确定所述热电偶的类型； 存储所述热电偶的类型。3. 如权利要求2所述的一种自动识别热电偶类型的方法，其特征在于，所述方法进一步 包括： 预先生成所述温度补偿映射表并存储，所述温度补偿映射表中存储有各类型热电偶的 冷端温度差值、热电偶的电压差值的对应关系。4. 一种自动识别热电偶类型的装置，应用于与PLC连接的温度扩展模块中，其特征在 于，其包括： 热电偶类型识别单元，用于在温度扩展模块上电时，自动识别连接在所述温度扩展模 块上的热电偶的类型； 测温单元，用于根据所述识别的类型，获得所述类型所对应的分度表，利用所述热电偶 以及所述分度表对测量对象进行测温； 存储单元，存储有各种类型的热电偶所对应的分度表。5. 如权利要求4所述的一种自动识别热电偶类型的装置，其特征在于，所述热电偶类型 识别单元进一步包括： 冷端温度测量单元，用于测量热电偶冷端的温度； 电压测量单元，用于在所述冷端温度测量单元测量到热电偶冷端的温度时，获得此时 热电偶对应的电压值； 冷端温度控制单元，用于控制控制所述热电偶冷端的温度从第一温度改变至第二温 度； 差值获得单元，用于获得所述第一温度与第二温度的差值，以及获得和所述第一温度 对应的第一电压值与和第二温度对应的第二电压值的差值； 查询单元，根据所述第一温度与第二温度的差值，以及所述第一电压值与第二电压值 的差值，查询一预存的温度补偿映射表，确定所述热电偶的类型。6. 如权利要求5所述的一种自动识别热电偶类型的装置，进一步包括： 温度补偿映射表生成单元，用于预先生成所述温度补偿映射表并存储，所述温度补偿 映射表中存储有各类型热电偶的冷端温度差值、热电偶的电压差值的对应关系。7. 如权利要求6所述一种自动识别热电偶类型的装置，其特征在于，其中： 所述冷端温度测量单元通过对一设置于所述热电偶冷端附近的热电阻进行测量以获 得所述热电偶的冷端的温度； 所述冷端温度控制单元通过设置于所述热电偶冷端附近的一可控发热源以对所述热 电偶的冷端的温度进行改变； 所述存储单元进一步存储有经所述热电偶类型识别单元所识别的与温度扩展模块连 接的当前热电偶的类型信息。8. 如权利要求7所述的一种自动识别热电偶类型的装置，其特征在于： 所述存储单元进一步存储有所述温度补偿映射表。9. 一种温度扩展模块，其特征在于，包括有如权利要求4-8任一项所述的自动识别热电 偶类型的装置。10. -种温度测量系统，其包括PLC以及与所述PLC级联的温度扩展模块，其特征在于， 所述温度扩展模块包括有如权利要求4-7任一项所述的自动识别热电偶类型的装置，所述 PLC存储有所述温度补偿映射表。
【文档编号】G05B19/05GK105890791SQ201610295563
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】梁锦桐
【申请人】深圳市合信自动化技术有限公司