一种恒温控制装置的制作方法

本发明涉及温度控制领域，特别是涉及一种恒温控制装置。

背景技术：

温度控制装置是生产和生活中广泛应用的一种装置,现有的控制装置中,结构简单的精度不高,精度高的结构复杂、成本高；因此，如何使结构更简单，精度更高，是温度控制技术的一个重要发展方向。

技术实现要素：

为此，本发明提出了一种恒温控制装置，以较简单的结构实现较高的控制精度。

一种恒温控制装置，包括，主控制器1，温度检测及a/d转换组件2，人机对话组件3，加热元件控制组件4，安全保护组件5；所述的主控制器，包括，存储温度控制目标值tm的存储单元一，存储0.5倍超调量σ的存储单元二，存储0.5倍稳态误差δ的存储单元三，存储微分时间段长度l的存储单元四，存储参数a的存储单元五，存储参数b的存储单元六，存储参数g的存储单元七，存储参数d的存储单元八，存储参数k1的存储单元九,存储参数e的存储单元十，存储参数f的存储单元十一,存储温度检测即时值的存储单元十二，存储定时数据信息t的存储单元十三，存储参数k2的存储单元十四,存储参数k的存储单元十五,比较器，运算器，定时器、或者定时运算器；其中k的具体数值根据技术要求中超调量的大小以及热惯性的大小综合考虑确定，所述的热惯性通过预先测试或者历史统计数据确定；图1是一种恒温控制装置的方框图。

所述的组成主控制器的各装置的相互关系及信息流向关系包括步骤组0，步骤组1，步骤组2，步骤组3；所述的步骤组0包括，步骤001、对存储装置一赋值为tm，步骤002、对存储装置二赋值为σ，步骤003、对存储装置三赋值为δ，步骤004、对存储装置四赋值为l；步骤005、对存储装置十三赋值为t；步骤006、对存储装置十五赋值为k；所述的存储装置一、二、三、四、十三、十五，是可进行、在应用编程(iap)、的存储装置；这是预置数据到控制系统的存储装置中的一个步骤组，第一次预置数据后，以后每次上电工作时不一定需要这个步骤；只是在需要对tm、σ、δ、l、t进行更改时，通过人机对话组件的相应按键进行；所述的步骤组2是和步骤组1同时并行运行的一个独立步骤组，所述的步骤组2包括，或者分步骤组20，或者分步骤组21，或者分步骤组22，或者所述二个以上分步骤组的组合；所述的步骤组3为系统安全停止工作，然后系统初始化的步骤组；

所述的步骤组1在上电初始化后开始运行，所述的步骤组1包括，

步骤101，用额定功率p加热；

步骤102，每隔一个微分时间段启动一次温度检测并进行模/数转换，第n个微分时间段的温度检测值记为tn(n＝1,2,3…)，并存储进存储单元十二中；

步骤103，通过运算器进行运算：tm-tn-kσ→an，并把得到的an值存储入存储单元五中(也即置换存储单元五中的原数值)；

步骤104，通过比较器把an与0进行比较：an＞0？，如果是、跳转至步骤101，如果否、转向步骤105；

步骤105，停止加热；

步骤106，每隔一个微分时间段启动一次温度检测并进行模/数转换，第n+q个微分时间段的温度检测值记为tn+q(q＝1,2,3…)，并存储进存储单元十二中；(从步骤106开始，n是一个具体常数，是从步骤104转向步骤105时的n的值)

步骤107，通过运算器进行运算：tn+q-tn+q-1→bq，并把得到的bq值存储入存储单元六中；

步骤108，通过比较器把bq与0进行比较：bq＞0？，如果是、跳转至步骤105，如果否、转向步骤109；

步骤109，通过运算器进行运算：tn+q-tn→g，并把得到的g值存储入存储单元七中；

步骤110，通过运算器进行运算：σ/g→k1，并把得到的k1值存储入存储单元九中；

步骤111，通过运算器进行运算：tm+σ-tn+q-k1g→dn+q，并把得到的dn+q值存储入存储单元八中；

步骤112，通过比较器把dn+q与0进行比较：dn+q＞0？，如果是、转向步骤113，如果否、跳转至步骤117；

步骤113，用额定功率的k1倍：k1*p(k1是实数，其值可能小于1)加热；

步骤114，每隔一个微分时间段启动一次温度检测并进行模/数转换，第n+q+i个微分时间段的温度检测值记为tn+q+i(i＝1,2,3…)，并存储进存储单元十二中；

步骤115，通过运算器进行运算：tm+σ-tn+q+i-k1g→dn+q+i，并把得到的dn+q+i值存储入存储单元八中；

步骤116，通过比较器把dn+q+i与0进行比较：dn+q+i＞0？，如果是、跳转至步骤113，如果否、转向步骤117；

步骤117，停止加热；

步骤118，通过运算器进行运算：δ/g→k2，并把得到的k2值存储入存储单元十四中；

步骤119，每隔一个微分时间段启动一次温度检测并进行模/数转换，第n+q+i+j个微分时间段的温度检测值记为tn+q+i+j(j＝1,2,3…)，并通过运算器进行运算：tn+q+i+j-tn+q+i+j-1→en+q+i+j，然后把得到的en+q+i+j值存储入存储单元十中，再把tn+q+i+j存储进存储单元十二中；

步骤120，通过比较器把en+q+i+j与0进行比较：en+q+i+j＞0？，如果是、跳转至步骤119，如果否、转向步骤121；

步骤121，通过运算器进行运算：tm-tn+q+i+j→fn+q+i+j，然后把得到的fn+q+i+j值存储入存储单元十一中；

步骤122，通过比较器把fn+q+i+j与0进行比较：fn+q+i+j＞0？，如果是、跳转至步骤123，如果否、转向步骤125；

步骤123，用额定功率的k2倍：k2*p(k2是实数，其值可能小于1)加热一个微分时间段；

步骤124，在加热微分时间段结束时即时进行温度检测并进行模/数转换，第n+q+i+j+x个微分时间段结束时的温度检测值记为tn+q+i+j+x(x＝1,2,3…)，并把tn+q+i+j+x存储进存储单元十二中,然后跳转至步骤127；

步骤125，停止加热，停止时间为一个微分时间段；

步骤126，在停止加热时间段结束时即时进行温度检测并进行模/数转换，第n+q+i+j+x个微分时间段结束时的温度检测值记为tn+q+i+j+x(x＝1,2,3…)，并把tn+q+i+j+x存储进存储单元十二中,然后转向至步骤127；

步骤127，检测步骤组2是否有停止工作信号发来：有停止信号？，如果是、跳转至步骤130，如果否、转向步骤128；

步骤128，通过运算器进行运算：tn+q+i+j+x-tm→fn+q+i+j+x，然后把得到的fn+q+i++xj值存储入存储单元十一中；

步骤129，通过比较器把fn+q+i+j+x与0进行比较：fn+q+i+j+x＞0？，如果是、跳转至步骤125，如果否、跳转至步骤123；

步骤130，启动步骤组3，安全停止工作，系统初始化；

图2是步骤组1的方法流程图。

所述的分步骤组20包括

步骤201，每隔一个微分时间段检测一次停止工作请求信号的值r；

步骤202，把r的值和0比较，根据比较结果对下述步骤进行选择，如果r＞0、则转到步骤203，如果r≤0、则转到步骤201；

步骤203，向步骤组1发出停止工作信号；

所述的停止工作信号或者是人机对话组件发来的人工控制信号，或者是整个设备(此时温度控制装置是整个设备的一个组成部分)工作完成而发来的停止工作信号，或者是保护组件为保护整个设备安全，而发来的停止工作信号；

所述的分步骤组21包括

步骤211，工作开始即进行计时；所述的计时，包括，或者通过主控制器内部的定时器计时，时间到，跳转至步骤213；或者把总工作时间等效为微分时间段的t倍，把t值存储至存储单元十三中，每隔一个微分时间段启动一次计时运算；t-1→t，然后转向步骤212；

步骤212，把t的值和0比较，t＞0？根据比较结果对下述步骤进行选择，如果是、则跳转到步骤211，如果否、则转到步骤213；

步骤213，向步骤组1发出停止工作信号；这是选择对工作全程时间进行定时的工作方式。

所述的分步骤组22包括

步骤221，检测温度是否达到目标值；

步骤222，工作达到目标值即进行计时；所述的计时，包括，或者通过主控制器内部的定时器计时，时间到，跳转至步骤224；或者把总工作时间等效为微分时间段的t倍，把t值存储至存储单元十三中，每隔一个微分时间段启动一次计时运算；t-1→t，然后转向步骤223；

步骤223，把t的值和0比较，t＞0？根据比较结果对下述步骤进行选择，如果是、则跳转到步骤222，如果否、则转到步骤224；

步骤224，向步骤组1发出停止工作信号；

所述的检测温度是否达到目标值，包括，或者检测步骤112，通过比较器把dn+q与0进行比较：dn+q＞0？，如果是、转向检测步骤116，如果否、跳转至步骤222；

或者检测步骤116，通过比较器把dn+q+i与0进行比较：dn+q+i＞0？，如果是、跳转至步骤116，如果否、跳转至步骤222；或者检测步骤122，通过比较器把fn+q+i+j与0进行比较：fn+q+i+j＞0？，如果是、跳转至检测步骤122，如果否、转向步骤222；这是选择对实际工作温度达标后的工作时间进行定时的工作方式。

所述的温度检测及a/d转换组件的传感器，包括，或者热敏电阻，或者热电偶，或者集成温度传感器，或者一体化温度变送器，或者上述二种以上的组合。

所述的加热元件控制组件的执行元器件，包括，或者固态继电器，或者可控硅过零触发组件、或者继电器、或者接触器，或者上述二种以上的组合。

本发明的恒温控制装置，结构相对简单，可以实现超调量小、稳态误差小的温度控制，具有节约成本，节约能源，提高精度的有益效果。

附图说明

图1是一种恒温控制装置的方框图。

图2是一种恒温控制装置的控制方法的步骤组1的方法流程图。

具体实施方式

实施例1，图1、图2也为实施例1的示意图；在生产、科研、生活中都存在一些恒温控制装置的实际需要，例如烫金机，其温度要求稳定，通常为±2℃；高速烫金机烫制同一种产品图案时，随着速度加快，加热速度也要跟随变化；这时，传统的温度控制器方式或者同时配合采用调压器操作就不能胜任，据某一次实际测量某款烫金机，其烫头实测温度与设置温度之间的差，在设置温度为100℃时为-8℃，在设置温度为120℃时为-11℃，在设置温度为200℃时为-24℃，在设置温度为250℃时为-46℃，在设置温度为295℃时为-61℃；而且，同一款机型不同机器测量数据有差异，甚至同一台机器在环境变化时，测量数据也有差异；现对某台烫金机的温控采用本发明所述的恒温控制装置代换原有的温度控制器，技术要求包括，超调量为5％，稳态误差±2℃，则0.5倍超调量σ为2.5％，0.5倍稳态误差δ为1℃，加热额定功率p＝2000w；温度控制目标值tm，微分时间段的长度l,根据具体的加工件的技术要求选取；例如选取温度控制目标值tm＝200℃，则0.5倍超调量σ为5℃，同时选取微分时间段的长度l＝0.5s,选取k＝6；以下通过具体的数值实例，形象化地说明本发明恒温控制装置的工作过程，由于其它部分都比较容易理解，所以重点说明步骤组1的工作过程，其余部分工作原理及过程的说明参见本说明书[0004]、[0005]、[0007]、[0008]、[0009]段的说明；其步骤组2包括分步骤组20(即停止工作信号或者是人机对话组件发来的人工控制信号，或者是整个设备工作完成而发来的停止工作信号，或者是保护组件为保护整个设备安全，而发来的停止工作信号)；所述的步骤组1在上电初始化后开始运行，所述的步骤组1包括，

步骤101，用额定功率p＝2000w加热；

步骤102，每隔一个微分时间段启动一次温度检测并进行模/数转换，第n个微分时间段的温度检测值记为tn(n＝1,2,3…)，并存储进存储单元十二中；

步骤103，通过运算器进行运算：tm-tn-kσ＝200-tn-30→an，并把得到的an值存储入存储单元五中(也即置换存储单元五中的原数值)；

步骤104，通过比较器把an与0进行比较：an＞0？，如果是、跳转至步骤101，如果否、转向步骤105；(在n＝310时，an≤0，转向步骤105，此时tn≥170℃)

步骤105，停止加热；

步骤106，每隔一个微分时间段启动一次温度检测并进行模/数转换，第310+q个微分时间段的温度检测值记为t310+q(q＝1,2,3…)，并存储进存储单元十二中；(从步骤104转向步骤105时的n的值为310，因此从步骤106开始，n用具体数值310代替)

步骤107，通过运算器进行运算：t310+q-t310+q-1→bq，并把得到的bq值存储入存储单元六中；

步骤108，通过比较器把bq与0进行比较：bq＞0？，如果是、跳转至步骤105，如果否、转向步骤109；(在q＝30时，bq≤0，转向步骤109，此时tn＝180℃)

步骤109，通过运算器进行运算：t340-t310→g，并把得到的g值存储入存储单元七中；(从步骤108转向步骤109时的q的值为30，因此从步骤109开始，n用具体常数310代替，q用具体常数30代替，n+q用340代替；t340＝180，t310＝170，因此，g＝10)

步骤110，通过运算器进行运算：σ/g＝5/10＝0.5→k1，并把得到的k1值(0.5)存储入存储单元九中；

步骤111，通过运算器进行运算：tm+σ-t340–k1g＝200+5-180-5＝20→d340，并把得到的d340值(20)存储入存储单元八中；

步骤112，通过比较器把d340与0进行比较：d340＞0？，如果是、转向步骤113，如果否、跳转至步骤117；(本实施例中d340＞0，所以转向步骤113)

步骤113，用额定功率的k1倍：k1*p＝0.5p＝1000w加热；

步骤114，每隔一个微分时间段启动一次温度检测并进行模/数转换，第n+q+i＝340+i个微分时间段的温度检测值记为t340+i(i＝1,2,3…)，并存储进存储单元十二中；

步骤115，通过运算器进行运算：tm+σ-tn+q+i-k1g＝200+5-t340+i-5→dn+q+i＝d340+i，并把得到的dn+q+i＝d340+i值存储入存储单元八中；

步骤116，通过比较器把dn+q+i即d340+i与0进行比较：dn+q+i＞0？，如果是、跳转至步骤113，如果否、转向步骤117；(当i＝10时dn+q+i即d350≤0，此时转向步骤117；从步骤117开始，n+q+i用具体数值350代替)

步骤117，停止加热；

步骤118，通过运算器进行运算：δ/g→k2，即1/10＝0.1并把得到的k2值存储入存储单元十四中；

步骤119，每隔一个微分时间段启动一次温度检测并进行模/数转换，第n+q+i+j即第350+j个微分时间段的温度检测值记为tn+q+i+j＝t350+j(j＝1,2,3…)，并通过运算器进行运算：tn+q+i+j-tn+q+i+j-1＝t350+j-t350+j-1→en+q+i+j，然后把得到的en+q+i+j即e350+j的值存储入存储单元十中，再把tn+q+i+j即t350+j的值存储进存储单元十二中；

步骤120，通过比较器把e350+j与0进行比较：e350+j＞0？，如果是、跳转至步骤119，如果否、转向步骤121；

步骤121，通过运算器进行运算：t350+j-tm→fn+q+i+j＝f350+j，然后把得到的fn+q+i+j即f350+j的值存储入存储单元十一中；

步骤122，通过比较器把f350+j与0进行比较：f350+j＞0？，如果是、跳转至步骤125，如果否、转向步骤123；(在j＝3时f350+j≤0，转向步骤123；从步骤123开始，n+q+i+j＝353，因此n+q+i+j用具体数值353代替)

步骤123，用额定功率的k2倍：k2*p(0.1p＝200w)加热一个微分时间段；

步骤124，在加热微分时间段结束时即时进行温度检测并进行模/数转换，第n+q+i+j+x个微分时间段结束时的温度检测值记为tn+q+i+j+x即t353+x(x＝1,2,3…)，并把t353+x的值存储进存储单元十二中,然后跳转至步骤127；

步骤125，停止加热，停止时间为一个微分时间段；

步骤126，在停止加热时间段结束时即时进行温度检测并进行模/数转换，第n+q+i+j+x个微分时间段结束时的温度检测值记为tn+q+i+j+x即t353+x(x＝1,2,3…)，并把t353+x的值存储进存储单元十二中,然后转向至步骤127；

步骤127，检测步骤组2是否有停止工作信号，如果是、跳转至步骤130，如果否、转向步骤128；

步骤128，通过运算器进行运算：tn+q+i+j+x-tm＝t353+x-tm→fn+q+i+j+x，然后把得到的fn+q+i++xj值即t353+x的值存储入存储单元十一中；

步骤129，通过比较器把fn+q+i+j即f353+x与0进行比较：fn+q+i+j＞0？，如果是、跳转至步骤125，如果否、跳转至步骤123；

步骤130，启动安全停止工作步骤组，安全停止工作，系统初始化。

实施例2，图1、图2也为实施例2的示意图，这是一个采用本发明所述的恒温控制装置的设备，其结构组成，各步骤组之间的组成及工作原理及过程的说明参见本说明书[0004]、[0005]、[0006]、[0007]、[0008]段的说明；其步骤组2包括分步骤组20(即停止工作信号或者是人机对话组件发来的人工控制信号，或者是整个设备工作完成而发来的停止工作信号，或者是保护组件为保护整个设备安全，而发来的停止工作信号)和分步骤组21(即对整个工作时间定时，时间到发出停止工作信号)。

实施例3，图1、图2也为实施例2的示意图，这是一个采用本发明所述的恒温控制装置的设备，其结构组成，各步骤组之间的组成及工作原理及过程的说明参见本说明书[0004]、[0005]、[0006]、[0007]、[0009]段的说明；其步骤组2包括分步骤组20(即停止工作信号或者是人机对话组件发来的人工控制信号，或者是整个设备工作完成而发来的停止工作信号，或者是保护组件为保护整个设备安全，而发来的停止工作信号)和分步骤组22(即从实际工作温度达到目标温度开始的工作时间定时，时间到发出停止工作信号)。

为了详细说明本发明，本说明书举例描述了一些具体结构和一些具体数据，这些都仅仅是为了说明而非限定，在本发明权利要求的基本思想范围内所做的各种改变、替换和更改所产生的全部或部分等同物，都在本发明权利要求的保护范围内。