自動識別熱電偶類型的方法、裝置、溫度擴(kuò)展模塊及溫度測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動識別熱電偶類型的方法，應(yīng)用于與PLC連接的溫度擴(kuò)展模塊中，所述方法包括如下步驟：在溫度擴(kuò)展模塊上電時，自動識別連接在所述溫度擴(kuò)展模塊上的熱電偶的類型；根據(jù)所述識別的熱電偶的類型，獲得所述類型所對應(yīng)的分度表，利用所述熱電偶以及所述分度表對測量對象進(jìn)行測溫。本發(fā)明還公開了相應(yīng)的裝置、溫度擴(kuò)展模塊以及溫度測量系統(tǒng)。通過實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，可以提高對被測對象的溫度測量的準(zhǔn)確度。
【專利說明】
自動識別熱電偶類型的方法、裝置、溫度擴(kuò)展模塊及溫度測量 系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)領(lǐng)域，尤 其涉及一種自動識別熱電偶類型的方法、裝置、溫度擴(kuò)展模塊及溫度測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有技術(shù)中，PLC為擴(kuò)展l/0(lnput/0utput，輸入或輸出）點(diǎn)或功能，一般需要通 過擴(kuò)展總線將各種I/O模塊或功能模塊連接起來構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)，PLC通過該擴(kuò)展總線與 I/O模塊或功能模塊進(jìn)行通信。
[0003] 現(xiàn)有的PLC與擴(kuò)展模塊之間采用的諸如串行外圍設(shè)備接口（serial peripheral interface，SPI)或控制器局域網(wǎng)總線（ControlIer Area Network，CAN)等擴(kuò)展總線進(jìn)行連 接與通信。
[0004] 在應(yīng)用PLC采集被測對象的溫度時，一般會采用溫度擴(kuò)展模塊，該溫度擴(kuò)展模塊一 般可以連接熱電偶來實(shí)現(xiàn)溫度測量。其中，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)型熱電偶的主要的類型有S、B、E、 K、R、J、T等七種;如下表所示，示出了各種熱電偶所對應(yīng)的正極和負(fù)極材料。
[0005] 當(dāng)前的溫度模塊采用熱電偶測溫時，現(xiàn)在業(yè)界通常的做法都是知道了熱電偶類型 然后通過撥碼開關(guān)選擇對應(yīng)類型。這樣做存在一些不足之處，例如當(dāng)所使用的熱電偶的標(biāo) 識模糊時，就無法獲知熱電偶的類型，從而無法完成撥碼開關(guān)設(shè)定。同時，在另一些情形中， 例如因?yàn)槿藶樽R別錯誤或者撥碼開關(guān)設(shè)定錯誤，從而會導(dǎo)致溫度模塊的測量與熱電偶類型 不匹配，故會造成溫度測量的錯誤或者不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明實(shí)施例一種自動識別熱電偶類型的方法、裝置、溫度 擴(kuò)展模塊及溫度測量系統(tǒng)，可以在對被測對象進(jìn)行測溫時，自動識別與溫度擴(kuò)展模塊連接 的熱電偶的類型，提高了測量的準(zhǔn)確度。
[0007] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種自動識別熱電偶類型的方法， 應(yīng)用于與PLC連接的溫度擴(kuò)展模塊中，所述方法包括如下步驟： 在溫度擴(kuò)展模塊上電時，自動識別連接在所述溫度擴(kuò)展模塊上的熱電偶的類型； 根據(jù)所述識別的熱電偶的類型，獲得所述類型所對應(yīng)的分度表，利用所述熱電偶以及 所述分度表對測量對象進(jìn)行測溫。
[0008] 其中，在溫度擴(kuò)展模塊上電時，自動識別連接在所述溫度擴(kuò)展模塊上的熱電偶的 類型的步驟具體包括： 在溫度擴(kuò)展模塊上電時，測量熱電偶冷端的第一溫度，并獲得此時熱電偶對應(yīng)的第一 電壓值； 控制所述熱電偶冷端的溫度改變至第二溫度，并獲得此時熱電偶對應(yīng)的第二電壓值； 根據(jù)所述第一溫度與第二溫度的差值，以及所述第一電壓值與第二電壓值的差值，查 詢一預(yù)存的溫度補(bǔ)償映射表，確定所述熱電偶的類型； 存儲所述熱電偶的類型。
[0009] 其中，所述方法進(jìn)一步包括： 預(yù)先生成所述溫度補(bǔ)償映射表并存儲，所述溫度補(bǔ)償映射表中存儲有各類型熱電偶的 冷端溫度差值、熱電偶的電壓差值的對應(yīng)關(guān)系。
[0010]相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種自動識別熱電偶類型的裝置，應(yīng)用于與PLC連 接的溫度擴(kuò)展模塊中，其包括： 熱電偶類型識別單元，用于在溫度擴(kuò)展模塊上電時，自動識別連接在所述溫度擴(kuò)展模 塊上的熱電偶的類型； 測溫單元，用于根據(jù)所述識別的類型，獲得所述類型所對應(yīng)的分度表，利用所述熱電偶 以及所述分度表對測量對象進(jìn)行測溫； 存儲單元，存儲有各種類型的熱電偶所對應(yīng)的分度表。
[0011] 其中，所述熱電偶類型識別單元進(jìn)一步包括： 冷端溫度測量單元，用于測量熱電偶冷端的溫度； 電壓測量單元，用于在所述冷端溫度測量單元測量到熱電偶冷端的溫度時，獲得此時 熱電偶對應(yīng)的電壓值； 冷端溫度控制單元，用于控制控制所述熱電偶冷端的溫度從第一溫度改變至第二溫 度； 差值獲得單元，用于獲得所述第一溫度與第二溫度的差值，以及獲得和所述第一溫度 對應(yīng)的第一電壓值與和第二溫度對應(yīng)的第二電壓值的差值； 查詢單元，根據(jù)所述第一溫度與第二溫度的差值，以及所述第一電壓值與第二電壓值 的差值，查詢一預(yù)存的溫度補(bǔ)償映射表，確定所述熱電偶的類型。
[0012] 其中，進(jìn)一步包括： 溫度補(bǔ)償映射表生成單元，用于預(yù)先生成所述溫度補(bǔ)償映射表并存儲，所述溫度補(bǔ)償 映射表中存儲有各類型熱電偶的冷端溫度差值、熱電偶的電壓差值的對應(yīng)關(guān)系。
[0013] 其中，所述冷端溫度測量單元通過對一設(shè)置于所述熱電偶冷端附近的熱電阻進(jìn)行 測量以獲得所述熱電偶的冷端的溫度； 所述冷端溫度控制單元通過設(shè)置于所述熱電偶冷端附近的一可控發(fā)熱源以對所述熱 電偶的冷端的溫度進(jìn)行改變； 所述存儲單元進(jìn)一步存儲有經(jīng)所述熱電偶類型識別單元所識別的與溫度擴(kuò)展模塊連 接的當(dāng)前熱電偶的類型信息。
[0014] 其中，所述存儲單元進(jìn)一步存儲有所述溫度補(bǔ)償映射表。
[0015] 相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種溫度擴(kuò)展模塊，其包括有前述的自動識別熱電 偶類型的裝置。
[0016] 相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種溫度測量系統(tǒng)，其包括PLC以及與所述PLC級聯(lián) 的溫度擴(kuò)展模塊，其中，所述溫度擴(kuò)展模塊包括有前述的自動識別熱電偶類型的裝置，所述 PLC存儲有所述溫度補(bǔ)償映射表。
[0017] 實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果： 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，采用預(yù)先設(shè)置溫度補(bǔ)償映射表，在溫度擴(kuò)展模塊上電 時，通過獲得與溫度擴(kuò)展模塊連接的熱電偶冷端的兩種溫度以及對應(yīng)的兩種熱電偶電壓， 利用兩種溫度差以及兩種電壓差查詢溫度補(bǔ)償映射表，從而自動識別熱電偶的類型，不需 要使用撥碼開關(guān)，可以避免因熱電偶類型錯誤導(dǎo)致的溫度測量錯誤。
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019] 圖1是本發(fā)明提供的一種自動識別熱電偶類型的方法一個實(shí)施例的主流程示意 圖； 圖2是圖1中步驟S10的更詳細(xì)的流程圖； 圖3是本發(fā)明提供的一種溫度測量系統(tǒng)的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖3中溫度擴(kuò)展模塊的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是圖4中熱電偶類型識別單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳見說明。
[0021] 如圖1所示，示出了本發(fā)明提供的一種自動識別熱電偶類型的方法一個實(shí)施例的 主流程示意圖；在該實(shí)施例中，該方法應(yīng)用于與PLC連接的溫度擴(kuò)展模塊中，所述方法包括 如下步驟： 步驟S10,在溫度擴(kuò)展模塊上電時，自動識別連接在所述溫度擴(kuò)展模塊上的熱電偶的類 型； 步驟S12,根據(jù)所述識別的熱電偶的類型，獲得所述類型所對應(yīng)的分度表，利用所述熱 電偶以及所述分度表對測量對象進(jìn)行測溫。
[0022] -并結(jié)合圖2所示，其中，步驟SlO進(jìn)一步包括： 步驟SlOO，在溫度擴(kuò)展模塊上電時，測量熱電偶冷端的第一溫度T1，并獲得此時熱電偶 對應(yīng)的第一電壓值Ul;可以理解的是，對于熱電偶而言，熱端如果不進(jìn)行加熱或冷卻時可以 認(rèn)為短期內(nèi)熱端的溫度是不變的，冷端的溫度一般會隨PCB板其他元件的發(fā)熱而改變。在一 個實(shí)施例中，冷端的溫度測量可以采用熱電阻來實(shí)現(xiàn)； 步驟S102,控制所述熱電偶冷端的溫度改變至第二溫度T2,并獲得此時熱電偶對應(yīng)的 第二電壓值U2;可以理解的是，在在溫度模塊中對應(yīng)熱電偶的冷端設(shè)置一可控的發(fā)熱源，這 樣可以快速的獲得Tl、T2,以及他們對應(yīng)的Ul、U2; 步驟S104,根據(jù)所述第一溫度Tl與第二溫度T2的差值ΛΤ，以及所述第一電壓值Ul與第 二電壓值U2的差值A(chǔ)U，查詢一預(yù)存的溫度補(bǔ)償映射表，確定所述熱電偶的類型； 步驟S106，存儲所述熱電偶的類型。每次溫度模塊上電時，均對接入的熱電偶以上述方 法進(jìn)行識別，并將識別結(jié)果存儲于存儲器，溫度模塊在后續(xù)的溫度測量中，根據(jù)該識別的熱 電偶類型查詢對應(yīng)的分度表得到測量對象的溫度。
[0023]可以理解的是，在本方法中，進(jìn)一步包括： 預(yù)先生成所述溫度補(bǔ)償映射表并存儲，所述溫度補(bǔ)償映射表中存儲有各類型熱電偶的 冷端溫度差值、熱電偶的電壓差值的對應(yīng)關(guān)系?？梢岳斫獾氖?，該溫度補(bǔ)償映射表中，ΛΤ與 AU與熱電偶類型的對應(yīng)關(guān)系，是通過溫度補(bǔ)償計(jì)算而來。所謂溫度補(bǔ)償，是因?yàn)闊犭娕紲y 溫時，是以本地溫度(也就是冷端溫度)為0度為標(biāo)準(zhǔn)的，當(dāng)本地溫度不為0度，就需要給予一 定的補(bǔ)償。因?yàn)楸景l(fā)明中以熱端溫度不變?yōu)闂l件，因此通過兩次測量和計(jì)算，可以得出ΛΤ 的變化下補(bǔ)償值的變化量AU。預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)，就可以獲得各類型熱電偶的冷端溫度差值與 熱電側(cè)的電壓差值之間的對應(yīng)關(guān)系，并將該對應(yīng)關(guān)系存儲在溫度補(bǔ)償映射表中。
[0024] 采用本發(fā)明提供的方法，可以自動識別與溫度擴(kuò)展模塊相連接的熱電偶的類型， 不需要使用撥碼開關(guān)，可以避免因熱電偶類型錯誤導(dǎo)致的溫度測量錯誤。
[0025] 如圖3所示，示出了本發(fā)明提供的一溫度測量系統(tǒng)一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在該 實(shí)施例中，該P(yáng)LC控制系統(tǒng)包括PLCl以及至少一個溫度擴(kuò)展模塊2，PLCl與多個擴(kuò)展模塊2 之間采用擴(kuò)展總線進(jìn)行級連，形成總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；其中，在一個實(shí)施例中，在本發(fā)明的一個 實(shí)施例中，該擴(kuò)展總線米用MLVDS(Multipoint low Voltage Differential Signaling，多 點(diǎn)低電壓差分信號)擴(kuò)展總線，該MLVDS總線屬于總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)半雙工通信，在后文中提 及的擴(kuò)展總線均以MLVDS擴(kuò)展總線進(jìn)行說明，當(dāng)可以理解的是，在其他的實(shí)施例中，也可以 采用其他類型的總線。
[0026] 在所述溫度擴(kuò)展模塊2上連接有熱電偶3;在所述熱電偶3的冷端附近設(shè)置有可控 發(fā)熱源4以及熱電阻RT。
[0027] -并結(jié)合圖4所示，示出了圖3中溫度擴(kuò)展模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。在該溫度擴(kuò)展模塊 中包含有一自動識別熱電偶類型的裝置，具體地，其包括： 熱電偶類型識別單元20，用于在溫度擴(kuò)展模塊上電時，自動識別連接在所述溫度擴(kuò)展 模塊上的熱電偶的類型； 測溫單元22,用于根據(jù)所述識別的類型，獲得所述類型所對應(yīng)的分度表，利用所述熱電 偶以及所述分度表對測量對象進(jìn)行測溫； 存儲單元24,存儲有各種類型的熱電偶所對應(yīng)的分度表； 溫度補(bǔ)償映射表生成單元26，用于預(yù)先生成所述溫度補(bǔ)償映射表并存儲，所述溫度補(bǔ) 償映射表中存儲有各類型熱電偶的冷端溫度差值、熱電偶的電壓差值的對應(yīng)關(guān)系。
[0028]其中，溫度補(bǔ)償映射表生成單元26為可選的，在一些實(shí)施例中，可以不采用該單 元，只需在溫度擴(kuò)展模塊2中PLC模塊1中存儲有溫度補(bǔ)償映射表即可。
[0029]請結(jié)合圖5所示，其中熱電偶類型識別單元20進(jìn)一步包括： 冷端溫度測量單元200,用于測量熱電偶冷端的溫度，具體地，所述冷端溫度測量單元 通過對一設(shè)置于所述熱電偶冷端附近的熱電阻進(jìn)行測量以獲得所述熱電偶的冷端的溫度； 電壓測量單元202，用于在所述冷端溫度測量單元測量到熱電偶冷端的溫度時，獲得此 時熱電偶對應(yīng)的電壓值； 冷端溫度控制單元204,用于控制控制所述熱電偶冷端的溫度從第一溫度改變至第二 溫度，具體地，所述冷端溫度控制單元通過設(shè)置于所述熱電偶冷端附近的一可控發(fā)熱源以 對所述熱電偶的冷端的溫度進(jìn)行改變； 差值獲得單元206，用于獲得所述第一溫度與第二溫度的差值，以及獲得和所述第一溫 度對應(yīng)的第一電壓值與和第二溫度對應(yīng)的第二電壓值的差值； 查詢單元208,根據(jù)所述第一溫度與第二溫度的差值，以及所述第一電壓值與第二電壓 值的差值，查詢一預(yù)存的溫度補(bǔ)償映射表，確定所述熱電偶的類型。
[0030]其中，所述存儲單元進(jìn)一步存儲有經(jīng)所述熱電偶類型識別單元所識別的與溫度擴(kuò) 展模塊連接的當(dāng)前熱電偶的類型信息。
[0031 ]其中，所述存儲單元進(jìn)一步存儲有所述溫度補(bǔ)償映射表。
[0032]可以理解的是，所述溫度補(bǔ)償映射表也可以存儲在PLC模塊1中，所述溫度補(bǔ)償映 射表生成單元26可以配置在PLC模塊1中，從而可以降低溫度擴(kuò)展模塊2的復(fù)雜程度。
[0033] 更多的細(xì)節(jié)，可以一并參照前述對圖1至2的描述，在此不進(jìn)行詳述。
[0034] 實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下的有益效果： 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，采用預(yù)先設(shè)置溫度補(bǔ)償映射表，在溫度擴(kuò)展模塊上電 時，通過獲得與溫度擴(kuò)展模塊連接的熱電偶冷端的兩種溫度以及對應(yīng)的兩種熱電偶電壓， 利用兩種溫度差以及兩種電壓差查詢溫度補(bǔ)償映射表，從而自動識別熱電偶的類型，不需 要使用撥碼開關(guān)，可以避免因熱電偶類型錯誤導(dǎo)致的溫度測量錯誤。
[0035] 以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范 圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自動識別熱電偶類型的方法，應(yīng)用于與PLC連接的溫度擴(kuò)展模塊中，其特征在 于，所述方法包括如下步驟： 在溫度擴(kuò)展模塊上電時，自動識別連接在所述溫度擴(kuò)展模塊上的熱電偶的類型； 根據(jù)所述識別的熱電偶的類型，獲得所述類型所對應(yīng)的分度表，利用所述熱電偶以及 所述分度表對測量對象進(jìn)行測溫。2. 如權(quán)利要求1所述的一種自動識別熱電偶類型的方法，其特征在于，在溫度擴(kuò)展模塊 上電時，自動識別連接在所述溫度擴(kuò)展模塊上的熱電偶的類型的步驟具體包括： 在溫度擴(kuò)展模塊上電時，測量熱電偶冷端的第一溫度，并獲得此時熱電偶對應(yīng)的第一 電壓值； 控制所述熱電偶冷端的溫度改變至第二溫度，并獲得此時熱電偶對應(yīng)的第二電壓值； 根據(jù)所述第一溫度與第二溫度的差值，以及所述第一電壓值與第二電壓值的差值，查 詢一預(yù)存的溫度補(bǔ)償映射表，確定所述熱電偶的類型； 存儲所述熱電偶的類型。3. 如權(quán)利要求2所述的一種自動識別熱電偶類型的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步 包括： 預(yù)先生成所述溫度補(bǔ)償映射表并存儲，所述溫度補(bǔ)償映射表中存儲有各類型熱電偶的 冷端溫度差值、熱電偶的電壓差值的對應(yīng)關(guān)系。4. 一種自動識別熱電偶類型的裝置，應(yīng)用于與PLC連接的溫度擴(kuò)展模塊中，其特征在 于，其包括： 熱電偶類型識別單元，用于在溫度擴(kuò)展模塊上電時，自動識別連接在所述溫度擴(kuò)展模 塊上的熱電偶的類型； 測溫單元，用于根據(jù)所述識別的類型，獲得所述類型所對應(yīng)的分度表，利用所述熱電偶 以及所述分度表對測量對象進(jìn)行測溫； 存儲單元，存儲有各種類型的熱電偶所對應(yīng)的分度表。5. 如權(quán)利要求4所述的一種自動識別熱電偶類型的裝置，其特征在于，所述熱電偶類型 識別單元進(jìn)一步包括： 冷端溫度測量單元，用于測量熱電偶冷端的溫度； 電壓測量單元，用于在所述冷端溫度測量單元測量到熱電偶冷端的溫度時，獲得此時 熱電偶對應(yīng)的電壓值； 冷端溫度控制單元，用于控制控制所述熱電偶冷端的溫度從第一溫度改變至第二溫 度； 差值獲得單元，用于獲得所述第一溫度與第二溫度的差值，以及獲得和所述第一溫度 對應(yīng)的第一電壓值與和第二溫度對應(yīng)的第二電壓值的差值； 查詢單元，根據(jù)所述第一溫度與第二溫度的差值，以及所述第一電壓值與第二電壓值 的差值，查詢一預(yù)存的溫度補(bǔ)償映射表，確定所述熱電偶的類型。6. 如權(quán)利要求5所述的一種自動識別熱電偶類型的裝置，進(jìn)一步包括： 溫度補(bǔ)償映射表生成單元，用于預(yù)先生成所述溫度補(bǔ)償映射表并存儲，所述溫度補(bǔ)償 映射表中存儲有各類型熱電偶的冷端溫度差值、熱電偶的電壓差值的對應(yīng)關(guān)系。7. 如權(quán)利要求6所述一種自動識別熱電偶類型的裝置，其特征在于，其中： 所述冷端溫度測量單元通過對一設(shè)置于所述熱電偶冷端附近的熱電阻進(jìn)行測量以獲 得所述熱電偶的冷端的溫度； 所述冷端溫度控制單元通過設(shè)置于所述熱電偶冷端附近的一可控發(fā)熱源以對所述熱 電偶的冷端的溫度進(jìn)行改變； 所述存儲單元進(jìn)一步存儲有經(jīng)所述熱電偶類型識別單元所識別的與溫度擴(kuò)展模塊連 接的當(dāng)前熱電偶的類型信息。8. 如權(quán)利要求7所述的一種自動識別熱電偶類型的裝置，其特征在于： 所述存儲單元進(jìn)一步存儲有所述溫度補(bǔ)償映射表。9. 一種溫度擴(kuò)展模塊，其特征在于，包括有如權(quán)利要求4-8任一項(xiàng)所述的自動識別熱電 偶類型的裝置。10. -種溫度測量系統(tǒng)，其包括PLC以及與所述PLC級聯(lián)的溫度擴(kuò)展模塊，其特征在于， 所述溫度擴(kuò)展模塊包括有如權(quán)利要求4-7任一項(xiàng)所述的自動識別熱電偶類型的裝置，所述 PLC存儲有所述溫度補(bǔ)償映射表。
【文檔編號】G05B19/05GK105890791SQ201610295563
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】梁錦桐
【申請人】深圳市合信自動化技術(shù)有限公司