一种基于PLC的计量温控装置的制作方法

本实用新型涉及计量技术领域，具体是一种基于PLC的计量温控装置。

背景技术：

随着现代工业技术和标准的不断提高，国家计量法规对热电偶检定的要求也在逐步上升，在现代化的工业、医学、军事、航天等领域内都有着温度计量与监控相关的应用。通过搭建一个稳定的温度源，供被检定对象和参考系统进行测量比较。根据最新的国家热电偶检定规程对于热电偶检定过程中，温度源的准确度、稳定性以及测温范围要求都比以前大为提高，由于我国计量设备和自动化技术发展起步较晚，因此行业的标准化才刚刚开始。

一种传统的计量温控控制模式是由加热器、温度反馈以及控制器组成温度控制闭环系统组成，由于加热器上下两个方向都会向外漏热，并且由于加热器本身物理结构、通风散热效果的不一致，两个方向的漏热量难以对称，因此加热器温度场的温度-位移曲线难以保证以加热器为几何中心对称，因此对计量结果会造成一定的影响。另外计量过程中，计量的参数往往也需要手工输入，自动化程度不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于PLC的计量温控装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于PLC的计量温控装置，主要由控制器模块、AC-DC电源模块、电阻式加热炉、按键与显示模块组成，所述控制器模块包括一个PLC，所述PLC连接有一个A/D转换器，A/D转换器连接一个多路开关，所述PLC连接有一个过温保护电路，过温保护电路连接至多路开关；所述PLC连接有一个可控硅驱动电路，可控硅驱动电路连接至电阻式加热炉；所述PLC还分别连接一个幅值检测电路和一个过零检测电路。

所述PLC连接至AC-DC电源模块，AC-DC电源模块连接至交流电源；所述交流电源分别连接至电阻式加热炉、幅值检测电路和过零检测电路。

所述电阻式加热炉内设有一个继电器；所述继电器外环通过导线连接火线和可控硅1，可控硅1连接有一个中温区加热丝，中温区加热丝通过导线连接零线和可控硅2。

所述继电器内环串联有一个上温区加热丝，上温区加热丝连接一个下温区加热丝；上温区加热丝连接可控硅3，可控硅3连接至可控硅1。

作为本实用新型的进一步的方案：所述多路开关连接有一个冷端补偿电路。

作为本实用新型的进一步的方案：所述电阻式加热炉分别与多路开关和过温保护电路连接。

作为本实用新型的进一步的方案：所述PLC连接一个USB/RS232通信电路。

作为本实用新型的进一步的方案：所述PLC连接一个按键与显示模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：利用了PLC强大的逻辑控制能力，使整个装置界面更友好，结构更合理，便于技术人员的实时监控和无人操作，提高了自动化程度；另外采用了三段独立的温控方式，使计量过程中温度场更为均匀、对称；能更高效准确的满足国家规定的技术指标，具有功耗低、尺寸小、低碳环保的技术特点。

附图说明

图1为一种基于PLC的计量温控装置的结构示意图。

图2为电阻式加热炉的温控示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1和图2，本实用新型实施例中，一种基于PLC的计量温控装置，主要由控制器模块、AC-DC电源模块、电阻式加热炉和按键与显示模块组成，所述控制器模块包括一个PLC，所述PLC连接有一个A/D转换器，A/D转换器连接一个多路开关，所述PLC连接有一个过温保护电路，过温保护电路连接至多路开关；所述PLC连接有一个可控硅驱动电路，可控硅驱动电路连接至电阻式加热炉；所述PLC还分别连接一个幅值检测电路和一个过零检测电路。

所述PLC连接至AC-DC电源模块，AC-DC电源模块连接至交流电源；所述交流电源分别连接至电阻式加热炉、幅值检测电路和过零检测电路。

所述电阻式加热炉分别与多路开关和过温保护电路连接。

所述多路开关连接一个冷端补偿电路，用来测量回路中补偿电偶测量端的绝对温度。

所述电阻式加热炉内设有一个继电器；所述继电器外环通过导线连接火线和可控硅1，可控硅1连接有一个中温区加热丝，中温区加热丝通过导线连接零线和可控硅2。

所述继电器内环串联有一个上温区加热丝，上温区加热丝连接一个下温区加热丝；上温区加热丝连接可控硅3，可控硅3连接至可控硅1。

实施过程中，AC-DC电源模块的功能是将220V交流电转换为直流弱电，为整个控制器模块提供稳定的电源。按键与显示模块提供了人机界面操作的接口，输入用户设定计量的目标温度点，并提供当前的实时温度，并可显示PID参数、过温保护限值和温度场校准参数等一些系统参数。

电阻式加热炉由PLC调配可控硅驱动电路控制，用来提供一个均匀准确的待检测的温场供热电偶。控制器模块执行整个装置的控制功能，接收到人机界面输入的温度设置，侦测热电偶信号的反馈，根据PID算法输出PWM信号至可控硅驱动电路，达到控制电阻式加热器功率的目的。

PLC、可控硅驱动电路、电阻式加热炉、多路选择开关，及A/D转换器构成了整个计量温控装置的闭环控制流程。

220V交流电的过零检测功能、幅值检测功能、USB/RS232通信功能，均是控制器模块通过控制相应的电路实现的。

可控硅1控制中温区加热丝的开关占空比，可控硅2控制上下温区串联加热丝的开关占空比，可控硅3用来进行额外的功率补偿，以平衡温度和坐标曲线的左右对称性。一个单刀双掷的继电器用于控制选择各加热丝元件的电流路径以及方向。

工作时，采用PWM控制方法，将一个控制周期分为两个控制阶段，在第一个阶段中，可控硅1和可控硅2导通，各自的导通占空比由实际反馈温度以及PID控制算法计算得出，同时，分别控制中温区加热丝和串联的上、下温区加热丝的功率，此时可控硅3关断。在第二个阶段中，可控硅3单独导通，可控硅1和2关断，此时可调解继电器开关状态，使上下温区加热丝产生不同的功率，进而调节上下两端的温度差异。

创新点是在电阻式加热炉中引入了一种新型的可重配置加热器回路，具体是将加热器分为三段基本加热元件，通过控制每段元件的连接导线上的开关，即：可控硅的状态，使加热器的各段元件在每个控制周期中的不同时段可任意互相连接，产生动态的功率控制效果。本实用新型为了降低成本，选择使用两组热电偶作为温度反馈，两根热电偶分别探测中温区和上温区的温度并通过A/D转换器，将采样反馈回控制器。从而降低了温控系统的成本，并能较好的降低上温区加热丝和下温区加热丝的功耗以及加热元件的尺寸，同时保证温度区的均匀性和对称性能够达到国家热电偶计量检定规程的要求。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。