本发明涉及一种控制电加热炉炉温的实验装置及方法，属于工业计算机控制领域。
背景技术：
理工类大学在计算机控制技术、电力电子技术等自动化、测控等相关专业的高年级专业课程的教学中一般理论知识比较深奥，由于缺少相关原理的针对性的实验装置，学生学习过程中普遍感觉比较抽象，难以理解其中的原理，只好死记硬背，学习效果欠佳，目前虽有其它实验设备辅助教学，但针对性不强，而且存在设备功能复杂，集成程度高，价格特别昂贵等问题，一般都很难大规模推广，普遍存在教学实验设备严重不足、难以开展深入的实训教学等问题。
技术实现要素：
为让学生直观形象理解自动控制原理，加深对计算机控制、集散控制、电力电子技术、通讯协议等课程的相关理论的理解，本发明采用了工控模块、传感器、电脑、可控硅等控制温度装置搭建了一种控制电加热炉炉温的实验装置，同时提供了一种采用控制电加热炉炉温的实验装置控制电加热炉炉温的方法。
本发明的技术方案是：一种控制电加热炉炉温的实验装置，包括工业实验炉1、铠装k型热电偶2、wp-c80的温度变送器3、输入模块adam4017+、转换模块adam4520、输出模块adam4024、电脑7、双向可控硅8和可控硅调压器9；
所述工业实验炉1中插入铠装k型热电偶2，铠装k型热电偶2与wp-c80的温度变送器3连接，wp-c80的温度变送器3接着与输入模块adam4017+连接，输入模块adam4017+分别连接转换模块adam4520、输出模块adam4024，转换模块adam4520连接输出模块adam4024、电脑7，输出模块adam4024通过可控硅调压器9连接双向可控硅8，双向可控硅8再与工业实验炉1连接。
一种控制电加热炉炉温的方法，所述铠装k型热电偶2插入工业实验炉1中进行测温，然后将测量的温度信号接入到wp-c80的温度变送器3中的输入口，wp-c80的温度变送器3将变送后的信号输出到输入模块adam4017+中的一个通道内，输入模块am4017+4再将处理后的信号输出接到转换模块adam4520，经过信号转换后再通过通讯线接到电脑7的串口中，电脑7中安装了工控软件wonderware公司的intouch和incontrol软件以及modbus通讯协议：在intouch软件平台上通过调用modbus通讯协议将实际温度t1读出并显示在电脑7显示屏上；incontrol软件直接调用内部的pid控制模块，将实际温度t1与设定温度t2一起输入到pid控制模块的输入端，pid控制模块处理后通过串口输出信号到转换模块adam4520，转换模块adam4520将rs232信号转换成rs-485信号，再送到输出模块adam4024中，输出模块adam4024将信号处理后送到可控硅调压器9中，由可控硅调压器9将控制信号输出到双向可控硅8，控制信号调节双向可控硅8的导通角，导通角控制工业实验炉1中的电阻丝的电压，电压的不同，加热的温度就不同，从而实现了温度的控制。
本发明的工作原理是：
（1）热电偶的测量温度原理是热电偶的赛贝克效应，（2）wp-c80是由单片机为主的智能仪表，可以实现温度毫伏信号变送成0－5v的标准信号，（3）数据采集模块adam4017+的工作原理主要是模拟量变换成数字信号，（4）rs232转rs485模块adam4520电平转换，变成电脑的二进制信号，adam4024是基于数字量转换成模拟量的模块。（5）电脑输出控制信号给执行器，通过控制双向可控硅的导通角可以实现温度的精确控制，以上原理共同实现了温度控制。
本发明的有益效果是：控温精度高，操作简单；成本低，性价比高；平台形象、直观有助于提高学生专业课学习兴趣；通过该装置可以有效地实现对电加热炉炉温的控制。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图中各标号：1-工业实验炉、2-铠装k型热电偶、3-wp-c80的温度变送器、4-输入模块adam4017+、5-转换模块adam4520、6-输出模块adam4024、7-电脑、8-双向可控硅、9-可控硅调压器。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种控制电加热炉炉温的实验装置，在运行本装置之前须完成下面的准备工作：
（1）软件组态：先安装好i/o驱动程序，在驱动程序中实现对模块的地址、量程、奇偶校验波特率、使用协议、选择输出类型及通道等的设置。然后用wonderwarefactorysuit子菜单中的i/oservice的子菜单中的modiconmodbus选项完成对adam-4017+，adam-4024和adam-4520三个主题名的定义。之后在incontrol中新建一个名叫pid的工程并设置相关输入输出信息，最后对turning、alarm、general，processvariable，setpoint，output和about六个属性进行设置，完成组态。
（2）硬件联机：分别将各种设备上电，并用串口线接到电脑上com1，运行研华公司的adam管理器软件分别对几个模块进行通讯连接，连接成功表明下位机和上位机能正常通迅，可以正常使用。将adam4000管理器关闭以后，再调用modbus通信协议。炉温经wrn-k型热电偶检验出来，经过变送器转变成0－5v电压信号，通过adam-4017+采集数据送入计算机，将实际的值与设定值进行比较后，计算机调用控制算法模块后将输出信号输出到adam-4024，模块再将输出控制信号到可控硅调压器（执行器），控制晶闸管的导通角的大小来控制炉温。
(3)软硬件的联调：在硬件和软件都调试好的基础之上，要把这两个部分放在一起进行最后的调试，运行模拟量输入通道功能，系统能够采集到炉的实时温度值，并且与wp-c80的温度变送器显示的数值相符。再进入模拟量输出通道模块，设置控制算法的控制参数值，运行程序，看能否调节jkh-2c移相触发器/调节器的开度，从而改变晶闸管的导通角，达到控制炉温大小的目的。可以观察到，随着控制算法模块的输出值大小的改变，移相触发器光柱的大小也随之改变，再控制可控硅的导通的程度，最后达到控制温度的目的。
一种控制电加热炉炉温的实验装置，包括工业实验炉1、铠装k型热电偶2、wp-c80的温度变送器3、输入模块adam4017+、转换模块adam4520、输出模块adam4024、电脑7、双向可控硅8和可控硅调压器9；
所述工业实验炉1中插入铠装k型热电偶2，铠装k型热电偶2与wp-c80的温度变送器3连接，wp-c80的温度变送器3接着与输入模块adam4017+连接，输入模块adam4017+分别连接转换模块adam4520、输出模块adam4024，转换模块adam4520连接输出模块adam4024、电脑7，输出模块adam4024通过可控硅调压器9连接双向可控硅8，双向可控硅8再与工业实验炉1连接。
一种控制电加热炉炉温的方法，所述铠装k型热电偶2插入工业实验炉1中进行测温，然后将测量的温度信号接入到wp-c80的温度变送器3中的输入口，wp-c80的温度变送器3将变送后的信号输出到输入模块adam4017+中的一个通道内，输入模块am4017+4再将处理后的信号输出接到转换模块adam4520，经过信号转换后再通过通讯线接到电脑7的串口中，电脑7中安装了工控软件wonderware公司的intouch和incontrol软件以及modbus通讯协议：在intouch软件平台上通过调用modbus通讯协议将实际温度t1读出并显示在电脑7显示屏上；incontrol软件直接调用内部的pid控制模块，将实际温度t1与设定温度t2一起输入到pid控制模块的输入端，pid控制模块处理后通过串口输出信号到转换模块adam4520，转换模块adam4520将rs232信号转换成rs-485信号，再送到输出模块adam4024中，输出模块adam4024将信号处理后送到可控硅调压器9中，由可控硅调压器9将控制信号输出到双向可控硅8，控制信号调节双向可控硅8的导通角，导通角控制工业实验炉1中的电阻丝的电压，电压的不同，加热的温度就不同，从而实现了温度的控制。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。