高精度溫度控制水箱的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了高精度溫度控制水箱，包括水箱，冷水箱，下級水箱，加熱器，第一溫度傳感器，熱水泵，第二溫度傳感器，冷水泵，比例閥和下級水箱泵；冷水箱一端連接水箱，之間設有第二溫度傳感器，另一端和冷水泵，比例閥串聯(lián)后，連接水箱；水箱兩端與熱水泵串聯(lián)成閉環(huán)，之間設有加熱器和第一溫度傳感器；水箱一端與下級水箱泵連接，所述下級水箱泵再與下級水箱連接。本實用新型制冷系統(tǒng)粗調(diào)，多級控制，加熱系統(tǒng)細調(diào)，PID控制。制冷、加熱同時工作。并設定死區(qū)，盡量避免不必要的制冷與制熱切換啟停。比較法+延時+死區(qū)的方式控制方式相結合，可有效降低設備切換頻率，延長設備使用時間，采用高精度測試控制方式，提高水箱溫度控制精度。
【專利說明】
高精度溫度控制水箱
技術領域
[0001]本實用新型公開了高精度溫度控制水箱，涉及水溫高精密控制的輸水設備，屬于加熱設備領域。
【背景技術】
[0002]當今的閉環(huán)自動控制技術都是基于反饋的概念以減少不確定性。反饋理論的要素包括三個部分:測量、比較和執(zhí)行。測量關鍵的是被控變量的實際值，與期望值相比較，用這個偏差來糾正系統(tǒng)的響應，執(zhí)行調(diào)節(jié)控制。在工程實際中，應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器(比例-積分-微分控制器)是一個在工業(yè)控制應用中常見的反饋回路部件，由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。這個理論和應用的關鍵是，做出正確的測量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。
[0003]PID(比例(proport1n)、積分(integral )、導數(shù)(derivative))控制器作為最早實用化的控制器已有近百年歷史，現(xiàn)在仍然是應用最廣泛的工業(yè)控制器。PID控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應用最為廣泛的控制器。PID控制器由比例單元(P)、積分單元(I)和微分單元(D)組成。其輸入e(t)與輸出u(t)的關系為u(t) =kp[e(t) + l/TIJe(t)dt+TD*de(t)/dt]式中積分的上下限分別是O和t，因此它的傳遞函數(shù)為:G(S)=U(S)/E(s)=kp[l+l/(TI*S)+TD*S]其中kp為比例系數(shù);TI為積分時間常數(shù);TD為微分時間常數(shù)。
[0004]閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸入，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋(Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋，又稱負反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環(huán)控制系統(tǒng)。另例，當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0005]現(xiàn)有技術中，在溫度設定點附近，常規(guī)控制方案加熱、制冷兩套執(zhí)行機構會不斷來回切換，導致設備壽命縮短和測試系統(tǒng)精度低，達不到工藝要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]針對上述現(xiàn)有技術的不足。
[0007]本實用新型公開了高精度溫度控制水箱，其特征在于，所述高精度溫度控制水箱包括水箱，冷水箱，下級水箱，加熱器，第一溫度傳感器，熱水栗，第二溫度傳感器，冷水栗，比例閥和下級水箱栗；
[0008]所述冷水箱一端連接水箱，連接之間設有第二溫度傳感器，另一端和冷水栗，比例閥串聯(lián)后，連接水箱;所述水箱兩端與熱水栗串聯(lián)成閉環(huán)，連接之間設有加熱器和第一溫度傳感器；
[0009]所述水箱一端與下級水箱栗連接，所述下級水箱栗再與下級水箱連接。
[0010]所述水箱和冷水箱帶有冷水栗的連接之間設有第三溫度傳感器。
[0011]所述水箱和下級水箱連接之間設有第四溫度傳感器。
[0012]所述第一溫度傳感器，第二溫度傳感器，第三溫度傳感器和第四溫度傳感器分別連接控制器的輸入端，所述加熱器，熱水栗，冷水栗，比例閥和下級水箱栗分別連接控制器的輸出端。
[0013]所述控制器的內(nèi)部設有PID控制器。
[0014]所述冷水箱，第二溫度傳感器，冷水栗，比例閥和第三溫度傳感器組成一組冷水供應裝置，所述冷水供應裝置設有一組以上。
[0015]本實用新型制冷系統(tǒng)粗調(diào)，多級控制，加熱系統(tǒng)細調(diào)，PID控制。制冷、加熱同時工作。并設定死區(qū)，盡量避免不必要的制冷與制熱切換啟停。比較法+延時+死區(qū)的方式控制方式相結合，可有效降低設備切換頻率，延長設備使用時間，采用高精度測試控制方式，提高水箱溫度控制精度。
【附圖說明】
[0016]圖1為高精度溫度控制水箱的連接關系圖；
[0017]圖2為高精度溫度控制水箱控制關系圖；
[0018]圖3為高精度溫度控制水箱的流程圖；
[0019]圖中:1、水箱，2、冷水箱，3、下級水箱，4、加熱器，5、第一溫度傳感器，6、熱水栗，7、
第二溫度傳感器，8、冷水栗，9、比例閥，10、下級水箱栗，11、第三溫度傳感器，12、第四溫度傳感器。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型做進一步說明。
[0021]實施例1:
[0022]高精度溫度控制水箱包括水箱I，冷水箱2，下級水箱3，加熱器4，第一溫度傳感器5，熱水栗6，第二溫度傳感器7，冷水栗8，比例閥9和下級水箱栗10;冷水箱2—端連接水箱I，連接之間設有第二溫度傳感器7，另一端和冷水栗8，比例閥9串聯(lián)后，連接水箱I;水箱I兩端與熱水栗6串聯(lián)成閉環(huán)，連接之間設有加熱器4和第一溫度傳感器5;水箱I 一端與下級水箱栗10連接，下級水箱栗10再與下級水箱3連接。
[0023]水箱I和冷水箱2帶有冷水栗8的連接之間設有第三溫度傳感器11。水箱I和下級水箱3連接之間設有第四溫度傳感器12。第一溫度傳感器5，第二溫度傳感器7，第三溫度傳感器11和第四溫度傳感器12分別連接控制器的輸入端，加熱器4，熱水栗6，冷水栗8，比例閥9和下級水箱栗10分別連接控制器的輸出端?？刂破鞯膬?nèi)部設有PID控制器。冷水箱2，第二溫度傳感器7，冷水栗8，比例閥9和第三溫度傳感器11組成一組冷水供應裝置，冷水供應裝置設有4組。
[0024]高精度溫度控制水箱由加熱器4提供熱水，由冷水箱2提供冷水。首先設定水箱I的溫度為T，死區(qū)帶寬為±0.1°，即設定溫度幅度為T-0.1。到T+0.1。，啟動熱水栗6，通過第一溫度傳感器5測量水箱I內(nèi)的水溫。判斷水箱I的溫度是否大于設定溫度，如果是，啟動冷水栗8，并根據(jù)第一溫度傳感器5和第二溫度傳感器7之間的溫度差，確定開啟的冷水供應裝置的組數(shù)，溫度過高時，根據(jù)情況同時開啟四組冷水供應裝置，當溫度下降后，關閉其中三組，僅留一組繼續(xù)供應冷水，在冷水供應裝置工作時，用PID控制器控制比例閥9的開合大小，從而調(diào)節(jié)冷水供應量。如果水箱I的溫度是否小于設定溫度，啟動加熱器4，并采用PID控制器控制加熱器的加熱功率，從而調(diào)節(jié)熱水供應量。供熱水或冷水的時候，根據(jù)溫度情況確定控制器參數(shù)，并加輸出延時，放置水溫變化的延后對高精度溫度控制水箱的影響。
[0025]第一溫度傳感器5檢測到的溫度是否為設定溫度，如果否，繼續(xù)對水溫進行調(diào)節(jié)，如果是，啟動下級水箱栗10，水箱I為下級水箱栗10提供恒溫恒速水。第三溫度傳感器11補充檢測冷水供應裝置水箱I流向冷水箱2的水溫，第四溫度傳感器12補充檢測水箱I流向下級水箱3的水溫。
【主權項】
1.高精度溫度控制水箱，其特征在于，所述高精度溫度控制水箱包括水箱(I)，冷水箱(2)，下級水箱(3)，加熱器(4)，第一溫度傳感器(5)，熱水栗(6)，第二溫度傳感器(7)，冷水栗(8)，比例閥(9)和下級水箱栗(10); 所述冷水箱(2)—端連接水箱(I)，連接之間設有第二溫度傳感器(7)，另一端和冷水栗(8)，比例閥(9)串聯(lián)后，連接水箱(I);所述水箱(I)兩端與熱水栗(6)串聯(lián)成閉環(huán)，連接之間設有加熱器(4)和第一溫度傳感器(5); 所述水箱(I) 一端與下級水箱栗(10)連接，所述下級水箱栗(10)再與下級水箱(3)連接。2.根據(jù)權利要求1所述的高精度溫度控制水箱，其特征在于，所述水箱(I)和冷水箱(2)帶有冷水栗(8)的連接之間設有第三溫度傳感器(11)。3.根據(jù)權利要求1所述的高精度溫度控制水箱，其特征在于，所述水箱(I)和下級水箱(3)連接之間設有第四溫度傳感器(12)。4.根據(jù)權利要求1所述的高精度溫度控制水箱，其特征在于，所述第一溫度傳感器(5)，第二溫度傳感器(7)，第三溫度傳感器(11)和第四溫度傳感器(12)分別連接控制器的輸入端，所述加熱器(4)，熱水栗(6)，冷水栗(8)，比例閥(9)和下級水箱栗(10)分別連接控制器的輸出端。5.根據(jù)權利要求4所述的高精度溫度控制水箱，其特征在于，所述控制器的內(nèi)部設有PID控制器。6.根據(jù)權利要求1、2或4中任一所述的高精度溫度控制水箱，其特征在于，所述冷水箱(2)，第二溫度傳感器(7)，冷水栗(8)，比例閥(9)和第三溫度傳感器(I I)組成一組冷水供應裝置，所述冷水供應裝置設有一組以上。
【文檔編號】F25B29/00GK205448401SQ201521116137
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月29日
【發(fā)明人】張常龍, 陳巍, 武曉斌, 寧勇
【申請人】上海山特姆電氣有限公司