溫度採集與控制分離式注塑機數位化遠傳溫度測控系統的製作方法

2023-07-01 08:03:01

溫度採集與控制分離式注塑機數位化遠傳溫度測控系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種溫度採集與控制分離式注塑機數位化遠傳溫度測控系統。本發明包含數位化遠傳溫度採集裝置、數位化遠傳溫度控制輸出裝置，數位化遠傳溫度採集裝置就近安裝於熱電偶處，通過通訊總線向遠端主控制器或溫度控制輸出裝置傳遞數位化溫度信息；數位化遠傳溫度控制輸出裝置就近安裝於加熱部件處，通訊總線接收遠端主控制器或溫度採集裝置的溫度控制參數或溫度信息。本發明裝置根據信號數量可安裝多個，通過總線連接構成數位化遠傳溫度測控系統網絡，本發明成本低、精度高、抗幹擾能力強。
【專利說明】溫度採集與控制分離式注塑機數位化遠傳溫度測控系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於注塑機溫度測控系統，具體涉及一種大型注塑機數位化遠傳溫度測控系統。
【背景技術】
[0002]在注塑生產過程中，塑料原料的溫度是影響產品質量的重要因素，其主要取決於注塑機螺杆筒和噴嘴兩部分的溫度。螺杆筒溫度過高時，筒內的塑料會發生降解；螺杆筒溫度過低時，塑料塑化不良，流動性差，製品成型性能不好。噴嘴溫度過低會造成物料在噴嘴處堵塞，阻礙注塑過程的自動進行。因此注塑過程中的溫度控制精度顯得尤為重要。
[0003]在現有的注塑機溫度數據採集系統中，普遍採用熱電偶進行測量溫度。熱電偶採集到得電壓信號，通過長距離傳輸線，接到距離熱電偶很遠的電氣櫃中的控制器上面去，再在控制器上進行溫度採樣和補償。由於熱電偶信號微弱，熱電偶導線與電氣櫃中其他電氣線路混雜在一起使得熱電偶的微弱電壓信號很容易被幹擾，因此，遠距離的熱電偶信號傳輸，對於信號線的要求較高，而且容易產生溫度的測量誤差。另外，集中式的加熱控制輸出方式，也導致了大量加熱輸出線長距離走在機櫃中，不便於機器的安裝和布線。
[0004]對於大型注塑機，料筒較長，需要多路溫度傳感器和加熱輸出線，使用多路長導線，不僅影響精度，而且成本較高。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於針對現有技術的上述不足，提供一種溫度採集與控制分離式注塑機數位化遠傳溫度測控系統。
[0006]本發明解決其技術問題所採用的方案是:在注塑機注塑部件上增加一個專用的數位化溫度遠傳裝置，是具備溫度信號採集、轉換、變送的轉接線盒，包括:熱電偶信號濾波電路、信號放大補償電路、AD轉換電路、隔離電路，CPU、通訊電路、電源電路。該裝置就近安裝在熱電偶測溫點附近，熱電偶輸出接於裝置的熱電偶輸入端子，實現近距離採集溫度信號。熱電偶信號接入裝置後，通過濾波電路進行濾波，通過熱電偶信號放大電路進行信號放大，並加入冷端補償，後經過AD轉換後通過裝置內部的信號轉換電路轉成數位訊號後通過總線方式輸送到遠端的主控制器和溫度控制輸出裝置。在注塑機控制加熱線圈的固態繼電器附近增加一個數字遠傳溫度控制裝置，是具備數據接收、溫控算法、輸出控制的轉接線盒，包括輸出驅動電路、隔離電路、CPU電路、通訊電路、電源電路，通過串行總線與溫度遠傳裝置和主控制器相連。裝置內CPU電路通過通訊電路從遠端溫度遠傳中取得溫度信號，從遠端控制器中取得控制參數，然後進行運算計算輸出；該裝置也可從遠端控制器中取得控制輸出數據直接輸出。
[0007]本發明裝置根據信號數量可安裝多個，通過總線連接構成數位化遠傳溫度測控系統網絡,本發明成本低、精度高、抗幹擾能力強。【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為數位化遠傳溫度測控系統結構圖；
圖2為數位化遠傳溫度採集裝置；
圖3為數位化遠傳溫度控制輸出裝置。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明。
[0010]如圖1虛線框所示，本發明由多個數位化遠傳溫度採集裝置、數位化遠傳溫度控制輸出裝置，通過總線連接與注塑機主控制器構成注塑機溫控系統。
[0011]圖2所示是數位化遠傳溫度採集裝置構成示意圖，具備溫度信號採集、轉換、變送等功能，由熱電偶信號濾波電路1、信號放大補償電路2、AD轉換電路3、隔離電路4，CPU5、通訊電路6和電源電路7構成。熱電偶信號由Tl-?T8-、T1+?Τ8+接線端子接入到熱電偶信號濾波電路，熱電偶信號濾波電路為低通濾波器，濾除機器運行過程中的高頻幹擾及熱電偶的長引線拾取的RF幹擾。熱電偶信號放大電路由集成冷結溫度補償的精密熱電偶放大器構成，放大電路採用集成冷結溫度補償的精密熱電偶放大器，將熱電偶的微弱輸入電壓信號通過補償和放大，輸出5mV/°C的電壓信號。AD轉換電路實時轉換熱電偶信號放大電路輸出的電壓信號，得到12位以上的AD轉換結果。隔離電路將CPU電路、通訊電路等數位訊號與熱電偶信號採集放大相關的模擬電路隔離開，防止數位訊號對模擬電路的幹擾。CPU負責分時控制數字電路與模擬電路的通訊時序控制，讀取AD轉換電路的結果，並控制通訊電路通過Cl?C4發送給遠端的主控制器和溫度控制輸出裝置。通訊電路採用CAN總線(也可以是乙太網等)，由CPU控制主動發送採集到的溫度數據，有多個裝置一起安裝時，也由該通訊電路構成遠傳網絡。電源電路(7 )通過PI?P4輸入電源信號，產生採集裝置所需的工作模擬和數字電源。
[0012]圖3所示為數位化遠傳溫度控制輸出裝置，具備數據接收、溫控算法、輸出控制功能，包括輸出驅動電路11、隔離電路12、CPU電路13、通訊電路14、電源電路15。輸出驅動電路將CPU電路給出的輸出控制信號通過端子Yl?Y8-和Yl+?Y8+端子控制外部固態繼電器或交流接觸器等執行加熱指令，使用MOSFET輸出(或三極體)。隔離電路通過光耦將CPU電路、通訊電路等數位訊號與熱電偶信號採集放大相關的模擬電路隔離開，防止數位訊號對模擬電路的幹擾。CPU電路採用嵌入式處理器，內嵌溫度控制算法，將接受到的實際溫度值與溫度設定值進行比較後計算加熱輸出控制量，並轉換為O或I信號通過隔離電路控制輸出驅動電路執行加熱過程。通訊電路通過Cl?C4接收遠端的主控制器溫度控制參數及遠傳溫度採集裝置採集的溫度值，採用CAN總線(也可以是乙太網等)。電源電路通過Pl?P4輸入電源信號，產生溫度控制輸出裝置所需電源。
【權利要求】
1.溫度採集與控制分離式注塑機數位化遠傳溫度測控系統，包含數位化遠傳溫度採集裝置、數位化遠傳溫度控制輸出裝置，其特徵在於:數位化遠傳溫度採集裝置就近安裝於熱電偶處，通過通訊總線向遠端主控制器或溫度控制輸出裝置傳遞數位化溫度信息；數位化遠傳溫度控制輸出裝置就近安裝於加熱部件處，通訊總線接收遠端主控制器或溫度採集裝置的溫度控制參數或溫度信息； 所述的數位化遠傳溫度採集裝置包括熱電偶信號濾波電路(I)、信號放大補償電路(2)、AD轉換電路(3)、第一隔離電路(4),第一 CPU電路(5)、第一通訊電路(6)和第一電源電路(7)； 熱電偶信號由Tl-?T8-、T1+?Τ8+接線端子接入到熱電偶信號濾波電路(I )，熱電偶信號濾波電路(I)為低通濾波器，濾除機器運行過程中的高頻幹擾及熱電偶的長引線拾取的RF幹擾；信號放大補償電路(2)由集成冷結溫度補償的精密熱電偶放大器構成，放大電路採用集成冷結溫度補償的精密熱電偶放大器，將熱電偶的微弱輸入電壓信號通過補償和放大，輸出5mV/°C的電壓信號；AD轉換電路(3)實時轉換信號放大補償電路(2)輸出的電壓信號，得到12位以上的AD轉換結果；第一隔離電路(4)將第一 CPU電路、第一通訊電路的數位訊號與熱電偶信號採集放大的模擬電路隔離開，防止數位訊號對模擬電路的幹擾；第一CPU電路(5)負責分時控制數字電路與模擬電路的通訊時序控制，讀取AD轉換電路(3)的結果，並控制第一通訊電路(6)通過Cl?C4發送給遠端的主控制器和數位化遠傳溫度控制輸出裝置；第一通訊電路(6)採用CAN總線或乙太網，由第一 CPU電路(5)控制主動發送採集到的溫度數據；第一電源電路(7)通過Pl?P4輸入電源信號，產生採集裝置所需的工作模擬和數字電源； 所述的數位化遠傳溫度控制輸出裝置包括輸出驅動電路(11)、第二隔離電路(12)、第二CPU電路(13)、第二通訊電路(14)和第二電源電路(15)； 輸出驅動電路(11)將第二 CPU電路(13)給出的輸出控制信號通過端子Yl-?Y8-和Yl+?Y8+端子控制外部固態繼電器或交流接觸器執行加熱指令，使用MOSFET或三極體輸出；第二隔離電路(12)通過光耦將第二 CPU電路、第二通訊電路的數位訊號與熱電偶信號採集放大的模擬電路隔離開，防止數位訊號對模擬電路的幹擾；第二 CPU電路(13)採用嵌入式處理器，內嵌溫度控制算法，將接受到的實際溫度值與溫度設定值進行比較後計算加熱輸出控制量，並轉換為O或I信號通過隔離電路控制輸出驅動電路(11)執行加熱過程；第二通訊電路(14)通過Cl?C4接收遠端的主控制器溫度控制參數及數位化遠傳溫度採集裝置採集的溫度值，採用CAN總線或乙太網；第二電源電路(15)通過Pl?P4輸入電源信號，產生溫度控制輸出裝置所需電源。
【文檔編號】B29C45/78GK103612375SQ201310534076
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月31日 優先權日:2013年10月31日
【發明者】嚴義, 趙建勇, 鄔惠峰 申請人:杭州電子科技大學