智能电热熔机的控制装置和方法与流程

本发明涉及控制领域，尤其是涉及智能电热熔机的控制装置和方法。

背景技术：

目前，智能电热熔机采用交流技术进行电压或电流的调节，从而进行加热熔接。当采用交流电进行加热时，产生热量的过程是不稳定的。而加热过程的电流调节是根据采集的温度信号进行调整，当温度信号出现异常时，智能电热熔机就无法正常工作。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供智能电热熔机的控制装置和方法，通过igbt模块输出得到用于加热的直流电流，通过直流电流对负载进行加热，加热稳定，电源利用效率高。

第一方面，本发明实施例提供了智能电热熔机的控制装置，所述装置包括直流电源模块、plc、igbt模块和输出回路，其中，所述plc包括控制模块；

所述直流电源模块和所述igbt模块分别与所述控制模块相连接，所述直流电源模块、所述igbt模块和所述输出回路依次连接；

所述直流电源模块，用于将输入的交流电压转化为直流电压，并发送给所述igbt模块；

所述控制模块，用于向所述igbt模块发送pwm信号，并通过调节所述pwm信号的频率和脉宽，对所述igbt模块的所述直流电压进行控制，使所述igbt模块输出用于加热的直流电流；

所述输出回路，用于根据所述直流电流对负载进行加热。

进一步的，还包括数据采集模块，所述数据采集模块包括第一数据采集单元和第二数据采集单元，所述第一数据采集单元包括电流变送器，所述第二数据采集单元包括多个第一测温电阻；

所述电流变送器，用于检测所述智能电热熔机的输出电流。

进一步的，还包括压力传感器和多个第二测温电阻；

所述压力传感器，与所述第一数据采集单元相连接，用于采集收紧力；

所述第二测温电阻，与所述第二数据采集单元相连接，用于采集焊接过程中所述负载的第一温度；

所述控制模块，用于将所述第一温度与第一预设温度阈值进行比较，如果所述第一温度在所述第一预设温度阈值内，则满足预热条件。

进一步的，所述第二测温电阻，用于在满足所述预热条件并且继续对所述负载加热的情况下，采集所述负载的第二温度；

所述控制模块，用于将所述第二温度与第二预设温度阈值进行比较，如果所述第二温度在所述第二预设温度阈值内，则满足熔接条件。

进一步的，还包括触摸屏；

所述触摸屏，用于获取用户的设置指令信息，根据所述设置指令信息对参数进行设置。

进一步的，还包括通讯模块，所述通讯模块分别与所述触摸屏和所述控制模块相连接。

进一步的，还包括gps模块；

所述gps模块，与所述通讯模块相连接，用于对所述智能电热熔机进行定位，得到位置信息。

进一步的，所述控制模块，用于检测所述输出回路是否短路或断路，如果是，则控制报警指示灯输出报警信号。

进一步的，所述负载至少包括加热网、加热丝和加热材料中的一种或几种。

第二方面，本发明实施例提供了智能电热熔机的控制方法，应用于如上所述的智能电热熔机的控制装置，所述装置包括直流电源模块、控制模块、igbt模块和输出回路，所述方法包括：

所述直流电源模块将输入的交流电压转化为直流电压；

所述控制模块向所述igbt模块发送pwm信号，并通过调节所述pwm信号的频率和脉宽，对所述igbt模块的所述直流电压进行控制，使所述igbt模块输出用于加热的直流电流；

所述输出回路根据所述直流电流对负载进行加热。

本发明实施例提供了智能电热熔机的控制装置和方法，包括：直流电源模块、plc、igbt模块和输出回路，其中，plc包括控制模块；直流电源模块和igbt模块分别与控制模块相连接，直流电源模块、igbt模块和输出回路依次连接；直流电源模块用于将输入的交流电压转化为直流电压，并发送给igbt模块；控制模块用于向igbt模块发送pwm信号，并通过调节pwm信号的频率和脉宽，对igbt模块的直流电压进行控制，使igbt模块输出用于加热的直流电流；输出回路用于根据直流电流对负载进行加热，通过igbt模块输出得到用于加热的直流电流，通过直流电流对负载进行加热，加热稳定，电源利用效率高。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例一提供的交-直流电流曲线示意图；

图2为本发明实施例一提供的交-直流加热温度变化曲线示意图；

图3为本发明实施例一提供的智能电热熔机的控制装置示意图；

图4为本发明实施例一提供的另一智能电热熔机的控制装置示意图；

图5为本发明实施例一提供的直流电源模块、igbt模块和输出回路的电路连接结构示意图；

图6为本发明实施例一提供的igbt模块中的20pin排线引脚连接示意图；

图7为本发明实施例一提供的控制模块电路结构示意图；

图8为本发明实施例一提供的数据采集模块示意图；

图9为本发明实施例一提供的触摸屏、通讯模块和gps模块的电路连接结构示意图；

图10为本发明实施例二提供的智能电热熔机的结构示意图；

图11为本发明实施例三提供的智能电热熔机的控制方法流程图。

图标：

1-直流电源模块；2-plc；3-igbt模块；4-输出回路；21-控制模块；5-数据采集模块；6-触摸屏；7-通讯模块；8-gps模块；9-按钮；10-遮光板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，智能电热熔机采用交流技术进行电压或电流的调节，从而进行加热熔接。当采用交流电进行加热时，产生热量的过程是不稳定的。这是由于交流电具有集肤效应，表面电流密度大于内部电流密度，会导致加热不均匀。

而加热过程的电流调节是根据采集的温度信号进行调整，当温度信号出现异常时，智能电热熔机就无法正常工作。

参照如图1所示的交-直流电流曲线示意图。横坐标为采样周期，频率为50hz，纵坐标为电流。直流电流为直线，交流电流为正弦波，当输入的电流较大时，需要截取的采样周期就越大。

参照如图2所示的交-直流加热温度变化曲线示意图。横坐标为采样周期，频率为50hz，纵坐标为温度。直流电流为直线，交流电流为曲线，当电流波动时，温度下降。采用直流(dc)加热，加热过程平稳，升温过程稳定。

本申请通过控制模块向igbt模块发送pwm信号，并通过调节pwm信号的频率和脉宽，对igbt模块的直流电压进行控制，使igbt模块输出用于加热的直流电流，可以适用于各种工况；根据直流电流对负载进行加热，加热稳定，升温过程稳定，电源利用效率高。采用直流加热，对电源的要求不高，当频率出现较大偏差，也不会对加热造成影响。

另外，直流电流可调节，调节范围为0-300a，适用于管道熔接中所有管径需求，同时可通过第二测温电阻检测加热过程中的温度变化，减少人工因素的影响，还可以保存监控数据供用户去查询。

为便于对本实施例进行理解，下面对本发明实施例进行详细介绍。

实施例一：

图3为本发明实施例一提供的智能电热熔机的控制装置示意图。

参照图3，该装置包括：直流电源模块1、plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)2、igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)模块3和输出回路4，其中，plc2包括控制模块21；

直流电源模块1和igbt模块3分别与控制模块21相连接，直流电源模块1、igbt模块3和输出回路4依次连接；

直流电源模块1，用于将输入的交流电压转化为直流电压，并发送给igbt模块3；

控制模块21，用于向igbt模块3发送pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)信号，并通过调节pwm信号的频率和脉宽，对igbt模块3的直流电压进行控制，使igbt模块3输出用于加热的直流电流；

这里，由于加热的材料是聚乙烯，熔接时需要加热到一定的温度使材料熔化，但同时又不能过高，需要加热过程稳定可控，所以加热时采用直流电流进行加热，直流电流大小的调节采用igbt模块3。

具体地，参照图5，直流电源模块将输入的交流电压转化为直流电压，整流之后接入igbt模块。控制模块向igbt模块发送pwm信号，当pwm信号为高电平时，igbt模块打开；当pwm信号为低电平时，igbt模块关闭；控制模块通过调节pwm信号的频率和脉宽，对igbt模块的直流电压进行控制，igbt模块经由lc回路，输出用于加热的直流电流。

参照图6，在20pin引脚中，/rst为低电平复位；nc、inb和so2不接；int接pwm信号；so1接故障输出(电平)；vcc接电源24+，gnd接电源24-。

参照图7，控制模块为smarts7-200，通过jc接口可以连接第一数据采集单元emae04和第二数据采集单元emar04。

输出回路4，用于根据直流电流对负载进行加热。

进一步的，还包括数据采集模块5；

参照图8，数据采集模块5包括第一数据采集单元emae04和第二数据采集单元emar04，第一数据采集单元emae04包括电流变送器，第二数据采集单元emar04包括多个第一测温电阻；

电流变送器，用于检测智能电热熔机的输出电流。

这里，多个第一测温电阻设置在第二数据采集单元emar04内，可以用来采集环境温度和机箱温度。

进一步的，还包括压力传感器和多个第二测温电阻；

压力传感器，与第一数据采集单元相连接，用于采集收紧力；

这里，压力传感器为外围电路，与第一数据采集单元emae04相连接，多个第二测温电阻为外围电路，与第二数据采集单元emar04相连接。

第二测温电阻，与第二数据采集单元相连接，用于采集焊接过程中负载的第一温度；

控制模块21，用于将第一温度与第一预设温度阈值进行比较，如果第一温度在第一预设温度阈值内，则满足预热条件。

进一步的，第二测温电阻，用于在满足预热条件并且继续对负载加热的情况下，采集负载的第二温度；

控制模块21，用于将第二温度与第二预设温度阈值进行比较，如果第二温度在第二预设温度阈值内，则满足熔接条件。

具体地，当igbt模块3输出用于加热的直流电流后，通过直流电流对负载进行加热，在加热过程中，通过第二测温电阻检测负载的第一温度，控制模块21将第一温度与第一预设温度阈值进行比较，如果第一温度在第一预设温度阈值内，则满足预热条件，在停留第一时间后继续对负载进行加热；此时，第二测温电阻继续检测负载的第二温度，控制模块21将第二温度与第二预设温度阈值进行比较，如果第二温度在第二预设温度阈值内，则满足熔接条件。

进一步的，参照图4，还包括触摸屏6；

触摸屏6，用于获取用户的设置指令信息，根据设置指令信息对参数进行设置。

具体地，参数包括电流、温度和时间，当用户在触摸屏6上输入设置指令信息时，可以对电流、温度和时间进行设置。通过触摸屏6可以实现人机界面交互(hmi)，触摸屏6还可以显示电流、温度和时间，还可以实现用户管理和数据存储。

在智能电热熔机使用前，接好电源，连接第二测温电阻和压力传感器到相应接口，输出端连接负载的两端，用户可在触摸屏6的界面上设置参数，并且查看外部压力和温度的输入是否正常，如果正常，则接下启动按钮；如果不正常，则按下停止按钮。

进一步的，还包括通讯模块7，通讯模块7分别与触摸屏6和控制模块21相连接。

进一步的，还包括gps模块8；

gps模块8，与通讯模块7相连接，用于对智能电热熔机进行定位，得到位置信息。

参照图9，触摸屏和通讯模块采用rs485接口相连接，通讯模块和plc连接。在智能电热熔机工作过程中，可通过通讯模块将数据实时上传至云服务器，同时智能电热熔机上设置有运行指示灯，显示指示状态，触摸屏还可以显示工作状态和实时曲线。

进一步的，控制模块21，用于检测输出回路是否短路或断路，如果是，则控制报警指示灯输出报警信号。

具体地，智能电热熔机的启动或停止通过按钮进行操作。智能电热熔机进行自检，当输出回路短路或断路时，控制模块21检测到输出回路短路或断路，控制报警指示灯输出报警信号。报警类型为声光报警，同时输出回路中的断路器切断输出回路，从而确保安全。

进一步的，负载至少包括加热网、加热丝和加热材料中的一种或几种。

本发明实施例提供了智能电热熔机的控制装置，包括：直流电源模块、plc、igbt模块和输出回路，其中，plc包括控制模块；直流电源模块和igbt模块分别与控制模块相连接，直流电源模块、igbt模块和输出回路依次连接；直流电源模块用于将输入的交流电压转化为直流电压，并发送给igbt模块；控制模块用于向igbt模块发送pwm信号，并通过调节pwm信号的频率和脉宽，对igbt模块的直流电压进行控制，使igbt模块输出用于加热的直流电流；输出回路用于根据直流电流对负载进行加热，通过igbt模块输出得到用于加热的直流电流，通过直流电流对负载进行加热，加热稳定，电源利用效率高。

实施例二：

图10为本发明实施例二提供的智能电热熔机的结构示意图。

参照图10，智能电热熔机的前端设置有触摸屏6、遮光板10和按钮9，其中，触摸屏6采用倾斜设置，在触摸屏6的上方设置有遮光板10，遮光板10可用于遮挡阳光以提高触摸屏6的辨识度。触摸屏6的右端设置有按钮9，该按钮9也可以作为指示灯闪烁，以用于报警，提高安全性。

智能电热熔机的顶部设置有通讯模块7和gps模块8，其中，通讯模块7用于数据的传输，gps模块8用于对智能电热熔机进行定位。

实施例三：

图11为本发明实施例三提供的智能电热熔机的控制方法流程图。

参照图11，应用于如上所述的智能电热熔机的控制装置，该装置包括直流电源模块、控制模块、igbt模块和输出回路，该方法包括以下步骤：

步骤s101，直流电源模块将输入的交流电压转化为直流电压；

步骤s102，控制模块向igbt模块发送pwm信号，并通过调节pwm信号的频率和脉宽，对igbt模块的直流电压进行控制，使igbt模块输出用于加热的直流电流；

步骤s103，输出回路根据直流电流对负载进行加热。

本发明实施例提供了智能电热熔机的控制方法，包括：直流电源模块将输入的交流电压转化为直流电压；控制模块向igbt模块发送pwm信号，并通过调节pwm信号的频率和脉宽，对igbt模块的直流电压进行控制，使igbt模块输出用于加热的直流电流；输出回路根据直流电流对负载进行加热，加热稳定，电源利用效率高。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的智能电热熔机的控制方法的步骤。

本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，计算机可读介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例的智能电热熔机的控制方法的步骤。

本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。