魏冠義 齊曉華

摘 要：溫度控制與調(diào)節(jié)是化工系統(tǒng)非常重要的部分，但由于化工環(huán)境的特殊性，傳統(tǒng)的調(diào)溫系統(tǒng)不能滿足化工實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)等應(yīng)用要求，存在感應(yīng)溫度不夠真實(shí)、難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的情況。文章結(jié)合溫度傳感器、自控原理及電路知識(shí)研究一種新型化工數(shù)字自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)調(diào)控溫度靈敏、準(zhǔn)確，自動(dòng)化程度高，能夠自動(dòng)升降溫，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人化生產(chǎn)，具有工作可靠、運(yùn)作高效、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)市場(chǎng)潛力大，也可以在其他行業(yè)推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：調(diào)溫系統(tǒng)；反饋控制；自動(dòng)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）16-0048-02

Abstract： Temperature control and regulation is a very important part of chemical engineering system， but because of the particularity of chemical environment， the traditional temperature regulating system can not meet the requirements of chemical experiment， production and other applications. The inductive temperature is not real enough and it is difficult to realize automatic control. In this paper， a new type of digital automatic temperature control system for chemical industry is studied by combining temperature sensor， automatic control principle and circuit knowledge. The system is sensitive， accurate， high automation， can automatically rise and fall temperature， and can realize no-man production. It has the advantages of reliable work， efficient operation， simple operation and strong practicability. The system has great market potential and can also be popularized and applied in other industries.

Keywords： temperature control system； feedback control； automation

1 調(diào)溫系統(tǒng)研究背景

新型化工數(shù)字自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)屬于調(diào)溫系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。由于化工實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)方面對(duì)溫度的要求較高，對(duì)溫度的自動(dòng)控制是需要解決的一大問(wèn)題。現(xiàn)有的溫控系統(tǒng)受溫度傳感器的影響較大，不能很準(zhǔn)確的反應(yīng)實(shí)際溫度，不少溫控系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋，需要人工協(xié)助，降低了生產(chǎn)效率。因此，利用溫度傳感器、自控原理及電路知識(shí)設(shè)計(jì)一種新型化工數(shù)字自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)，可以達(dá)到靈敏、準(zhǔn)確地調(diào)控溫度，能夠自動(dòng)升降溫度，自動(dòng)化程度高，也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人化生產(chǎn)，工作可靠，能大大提高生產(chǎn)效率。

2 新型化工數(shù)字自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)研究思路

適用于化工系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)應(yīng)該具備基本的溫度測(cè)量功能、反饋功能、模數(shù)轉(zhuǎn)換功能等，應(yīng)能夠彌補(bǔ)測(cè)溫不夠精準(zhǔn)、不能實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的弊端，經(jīng)過(guò)大量分析研究及實(shí)驗(yàn)，研究出下列調(diào)溫系統(tǒng)，裝置的組成部分示意圖如圖1所示。新型化工數(shù)字自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)包括溫度校準(zhǔn)裝置、處理器、溫度補(bǔ)償裝置、數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置、計(jì)時(shí)器裝置、溫度傳感器、電磁控制電路、電磁主電路、蜂鳴器、制熱裝置、制冷裝置、溫度波動(dòng)采集裝置、數(shù)字裝置、計(jì)時(shí)器調(diào)節(jié)裝置、顯示屏、開(kāi)關(guān)、預(yù)警裝置、數(shù)字操作面板、調(diào)節(jié)旋鈕、接線終端等。

該系統(tǒng)的溫度傳感器連接溫度校準(zhǔn)裝置，溫度校準(zhǔn)裝置連接處理器，處理器連接溫度補(bǔ)償裝置，由溫度傳感器感應(yīng)環(huán)境的溫度變化情況傳輸至溫度校準(zhǔn)裝置，溫度補(bǔ)償裝置將溫度傳感器反饋的溫度與實(shí)際溫度的差值傳輸至處理器，處理器控制溫度校準(zhǔn)裝置進(jìn)行作業(yè)；處理器連接數(shù)字控制裝置與電磁控制電路，電磁控制電路連接電磁主電路，電磁主電路連接制熱裝置與制冷裝置，數(shù)字控制裝置將預(yù)設(shè)好的信息傳輸至處理器，然后將處理器控制到電磁控制電路進(jìn)行工作，電磁控制電路指示電磁主電路做出相應(yīng)的動(dòng)作，電磁主電路控制制熱裝置與制冷裝置進(jìn)行作業(yè)控制系統(tǒng)溫度；數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置連接接線終端，通過(guò)接線終端的作業(yè)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行工作；溫度波動(dòng)采集裝置連接處理器，由溫度波動(dòng)采集裝置記錄一段時(shí)間內(nèi)的溫度波動(dòng)情況并傳輸至處理器進(jìn)行分析處理；預(yù)警裝置連接蜂鳴器，預(yù)警裝置檢測(cè)系統(tǒng)的溫度是否過(guò)冷過(guò)熱，并將信息通過(guò)蜂鳴器及時(shí)發(fā)出；數(shù)字操作面板上安裝調(diào)節(jié)按鈕，用戶通過(guò)操作調(diào)節(jié)按鈕控制數(shù)字操作面板進(jìn)行作業(yè)；裝置上安裝顯示屏，通過(guò)顯示屏對(duì)裝置中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行顯示；裝置上安裝開(kāi)關(guān)，通過(guò)操作開(kāi)關(guān)控制裝置的開(kāi)啟與閉合；計(jì)時(shí)器調(diào)節(jié)裝置連接處理器，通過(guò)處理器工作空盒子計(jì)時(shí)調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行計(jì)時(shí)作業(yè)。

3 新型化工數(shù)字自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)實(shí)施方案

新型化工數(shù)字自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)的溫度校準(zhǔn)裝置1實(shí)現(xiàn)傳感器的校準(zhǔn)，測(cè)量的結(jié)構(gòu)更加準(zhǔn)確。預(yù)警裝置17避免由于操作失誤造成的過(guò)熱過(guò)冷。數(shù)字裝置13和電磁控制電路7與電磁主電路8組成的電磁繼電器裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)的升降溫，使系統(tǒng)處于實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)，生產(chǎn)更加可靠。處理器2對(duì)接收到的信號(hào)信息進(jìn)行整合處理后發(fā)出指令。溫度補(bǔ)償裝置3能夠是實(shí)時(shí)的檢測(cè)到溫度傳感器反饋的溫度與實(shí)際溫度的差距，然后通過(guò)設(shè)定偏差值的方式，將傳感器收集的溫度加以指正再傳遞回處理器。數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置4能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，使得該裝置能夠適用于不同的場(chǎng)合。溫度波動(dòng)采集裝置12能夠有效的記錄系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)的溫度波動(dòng)情況，便于對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性做出判斷。計(jì)時(shí)器調(diào)節(jié)裝置5能夠設(shè)定系統(tǒng)的啟停時(shí)間，實(shí)現(xiàn)流水線的自動(dòng)開(kāi)停，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作。溫度傳感器6感應(yīng)溫度的變化情況并輸出為可用的信號(hào)。蜂鳴器9可實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，制熱裝置10可進(jìn)行制熱作業(yè)，制冷裝置11可進(jìn)行制冷作業(yè)。顯示屏15可將收到的信息進(jìn)行顯示，開(kāi)關(guān)16控制裝置的開(kāi)啟與閉合。數(shù)字操作面板18可對(duì)裝置中部件的作業(yè)進(jìn)行操控，調(diào)節(jié)旋鈕19可對(duì)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，接線終端20為裝置的基體。新型化工數(shù)字自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)中溫度傳感器6連接溫度校準(zhǔn)裝置1和溫度補(bǔ)償裝置3，溫度補(bǔ)償裝置3連接到接線終端20；控制電路7連接主電路8組成電磁控制電路，控制電路7連接到接線終端20，制熱裝置10制冷裝置11分別連接在主電路8上；數(shù)字裝置13上安裝有操作面板18和調(diào)節(jié)旋鈕19，數(shù)字裝置13連接接線終端20；計(jì)時(shí)器裝置5上安裝有調(diào)節(jié)裝置14，計(jì)時(shí)器裝置5連接接線終端20；溫度波動(dòng)采集裝置12和數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置4也是通過(guò)導(dǎo)線連接接線終端20；顯示屏15連接接線終端20，接線終端20連接處理器2；裝置上安裝開(kāi)關(guān)16，開(kāi)關(guān)16連接接線終端20；裝置上設(shè)有蜂鳴器9，蜂鳴器連接預(yù)警裝置17，預(yù)警裝置17連接接線終端20。新型化工數(shù)字自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)在使用時(shí)，通過(guò)溫度傳感器6檢測(cè)周?chē)h(huán)境的溫度，將采集到的信號(hào)反饋到處理器2部分；處理器2通過(guò)數(shù)字裝置13預(yù)設(shè)好的信息，判斷需要執(zhí)行的程序，然后將處理信息通過(guò)接線終端20傳遞到電磁裝置；電磁控制電路7指示主電路8做出相應(yīng)的動(dòng)作，主電路8控制制制熱裝置10、制冷裝置11的運(yùn)作，從而控制系統(tǒng)的溫度；溫度校準(zhǔn)裝置1和溫度補(bǔ)償裝置3能夠?qū)崟r(shí)的檢測(cè)到溫度傳感器反饋的溫度與實(shí)際溫度的差距，然后通過(guò)設(shè)定偏差值的方式，將傳感器收集的溫度加以指正再傳遞回處理器2，處理器2控制溫度校準(zhǔn)裝置1進(jìn)行作業(yè)；數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置4能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，顯示屏15能夠顯示溫度信息；數(shù)字操作面板18上安裝調(diào)節(jié)按鈕19，用戶通過(guò)操作調(diào)節(jié)按鈕19控制數(shù)字操作面板18進(jìn)行作業(yè)；裝置上安裝開(kāi)關(guān)16，通過(guò)操作開(kāi)關(guān)16控制裝置的開(kāi)啟與閉合；溫度波動(dòng)采集裝置12能夠有效的記錄系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)的溫度波動(dòng)情況，將采集信息傳輸給處理器2，處理器2對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性做出判斷；計(jì)時(shí)調(diào)節(jié)裝置14能夠設(shè)定系統(tǒng)的啟停時(shí)間，由計(jì)時(shí)器裝置5進(jìn)行計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)完成后處理器2控制裝置啟停，實(shí)現(xiàn)流水線的自動(dòng)開(kāi)停，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作；預(yù)警裝置17能夠檢測(cè)系統(tǒng)的溫度是否過(guò)冷過(guò)熱，將信息通過(guò)蜂鳴器9及時(shí)發(fā)出，避免由于人為失誤造成的不必要損失。

4 結(jié)束語(yǔ)

這種新型數(shù)字化工自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制、自動(dòng)化水平高、不需要人為協(xié)助；其中溫度補(bǔ)償裝置、溫度校準(zhǔn)裝置解決由于溫度傳感器靈敏度造成的溫度失真的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)傳感器的校準(zhǔn)，測(cè)量的結(jié)構(gòu)更加準(zhǔn)確；預(yù)警裝置是避免由于操作失誤造成的過(guò)熱過(guò)冷；數(shù)字裝置和電磁繼電器裝置，自動(dòng)控制系統(tǒng)的升降溫，使系統(tǒng)處于實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)，生產(chǎn)更加可靠；計(jì)時(shí)器調(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人化生產(chǎn)。該系統(tǒng)具有工作可靠、運(yùn)作高效、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有在調(diào)溫系統(tǒng)不能滿足化工實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)方面應(yīng)用要求。

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