一種熱封切制袋機(jī)多路溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種熱封切制袋機(jī)多路溫度控制系統(tǒng)，包括開關(guān)電源、固態(tài)繼電器、電加熱材料模塊、控制器模塊、人機(jī)交互模塊等，所述開關(guān)電源為所述固態(tài)繼電器、控制模塊和人機(jī)交互模塊提供穩(wěn)定的直流電源；所述固態(tài)繼電器實現(xiàn)對所述電加熱材料的快速通斷電控制，電加熱模塊包括電加熱材料和內(nèi)嵌其中的溫度傳感器，用以采集電加熱材料的溫度；所述控制器模塊負(fù)責(zé)采集、處理各路溫度傳感器得到的信號，采用PID控制算法控制所述固態(tài)繼電器的通斷，并執(zhí)行串口通信程序與所述人機(jī)交互模塊進(jìn)行通信；所述人機(jī)交互模塊接收控制器模塊送出的需要顯示的信息，并可以設(shè)定所述多路溫度控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。本發(fā)明的多路溫度采集系統(tǒng)，采集精度高，控制準(zhǔn)確，人機(jī)交互界面友好，操作方便。
【專利說明】一種熱封切制袋機(jī)多路溫度控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制袋機(jī)機(jī)械控制領(lǐng)域，特別涉及一種制袋機(jī)的熱封切裝置溫度控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]熱封切制袋機(jī)是利用塑料的熱塑原理，采用燙刀加熱使塑料薄膜的封口部位變成黏流狀態(tài)，同時借助燙刀的下壓力將上下兩層塑料融合到一起，待冷卻后定位裁切，最終將塑料薄膜制成包裝袋。制袋機(jī)生產(chǎn)過程中要求精確實現(xiàn)對燙封、切割以及送料運(yùn)動的控制，其中對燙刀的溫度控制是決定熱封質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。
[0003]目前國內(nèi)眾多制袋機(jī)系統(tǒng)均已采用集成的多路溫度控制器，可以同時控制多路燙刀溫度，并且可以通過上位機(jī)顯示多路實時溫度值并能實時調(diào)整溫度控制參數(shù)以及目標(biāo)溫度，以達(dá)到更好的控制效果。但大多控制器可以同時控制的溫度通道數(shù)量不夠多一般為4路或者6路，采用位數(shù)較小的，如10位或者12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片導(dǎo)致檢測以及控制的溫度精度不夠高，通信能力不夠強(qiáng)、人機(jī)交互界面不夠友好，如只能用按鍵輸入、數(shù)碼管或者小尺寸的液晶顯示板輸出顯示等等。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計了基于16位AD轉(zhuǎn)換芯片AD7705以及32位ARM處理器LPC2138的多路溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以同時實現(xiàn)多達(dá)8路溫度采集，8路對應(yīng)的溫度控制輸出以及多個自由口輸出，測量溫度分辨率達(dá)到0.1°C，多個溫度控制器可以通過工業(yè)數(shù)據(jù)總線通信并僅由一臺上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)視和控制的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種制袋機(jī)的熱封切裝置多路溫度控制系統(tǒng)，用于改善提高電加熱材料的溫度控制精度和控制的響應(yīng)時間，并提供良好的人機(jī)界面接口，方便與標(biāo)準(zhǔn)的工控產(chǎn)品以及PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0006]按照本發(fā)明的技術(shù)方案，所述多路溫度控制系統(tǒng)包括:電加熱材料，內(nèi)嵌在所述電加熱材料中的溫度傳感器，與所述固態(tài)繼電器相連的控制器，與所述控制器相連的固態(tài)繼電器，與所述控制器相連的人機(jī)交互模塊，以及為所述固態(tài)繼電器、控制器和人機(jī)交互模塊供電的開關(guān)電源。所述控制器則由信號調(diào)理電路模塊、主控模塊、輸出驅(qū)動模塊以及通信接口模塊組成。
[0007]系統(tǒng)工作原理:所述溫度傳感器隨著所述電加熱材料溫度變化感應(yīng)出不同熱電勢信號，由所述控制器采集、轉(zhuǎn)換后得到所述電加熱材料實際溫度，所述控制器根據(jù)所述人機(jī)交互模塊設(shè)定的目標(biāo)溫度，采用PID控制算法計算得到輸出，通過所述固態(tài)繼電器控制所述電加熱材料單位周期內(nèi)通電加熱的時間，實現(xiàn)對所述電加熱材料的溫度控制。所述人機(jī)交互模塊可以同時顯示多路實時溫度值，可以顯示并修改多路溫度控制算法和所述多路溫度控制系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)。
[0008]具體每個部分的工作原理如下:[0009]所述電加熱材料具體為燙刀或者燙排，通過交流電為其加熱。
[0010]所述溫度傳感器具體為K型或者J型或者E型或者N型或者R型或者S型或者T型熱電偶，內(nèi)嵌于所述電加熱材料中，采集到感應(yīng)熱電勢后由所述控制器采集。
[0011]所述控制器，信號調(diào)理電路模塊由差分放大電路和多路模擬選擇開關(guān)和16位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7705組成，通過信號調(diào)理電路選擇、采集到各路熱電勢信號后通過差分放大電路放大再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片得到各路溫度的數(shù)字信號，并送到主控模塊。主控模塊的主芯片為32位ARM芯片LPC2138，負(fù)責(zé)對通信接口模塊、輸出驅(qū)動模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行控制，并運(yùn)行溫度轉(zhuǎn)換程序通過查表都得到各路實際溫度，將實際溫度與所述人機(jī)交互模塊設(shè)定的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較后，采用預(yù)先設(shè)定好的PID控制算法計算得到各路溫度加熱材料需要通電加熱的時間，并由所述輸出驅(qū)動模塊控制輸出。所述輸出驅(qū)動模塊由大電流場效應(yīng)管及其附屬電路構(gòu)成，接收來自所述主控模塊的弱電控制信號，通過光耦轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)對大電流信號電路的控制。所述通信接口模塊由高速光耦和485芯片組成，負(fù)責(zé)控制和管理與所述人機(jī)交互模塊之間的數(shù)據(jù)通信。
[0012]所述固態(tài)繼電器，接受所述輸出驅(qū)動模塊輸出的大電流控制信號實現(xiàn)對工頻交流電信號的通斷，從而實現(xiàn)對所述電加熱材料通電加熱時間的控制，最終實現(xiàn)對所述電加熱材料的溫度控制。
[0013]所述人機(jī)交互模塊，負(fù)責(zé)顯示各路的實時溫度值，實現(xiàn)對各路溫度的手動、自動控制設(shè)定，實現(xiàn)對各路溫度的自動控制算法參數(shù)進(jìn)行修改和設(shè)定，實現(xiàn)對所述多路溫度控制系統(tǒng)選擇不同的溫度傳感器類型的設(shè)定，實現(xiàn)對所述多路溫度控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)設(shè)定。
[0014]該多路溫度控制系統(tǒng)的有益效果在于:(I)溫度測量精度高，最小可以達(dá)到0.rc；
(2)可以同時測量和控制的溫度路數(shù)多，最多有8路，同時還有4路自由輸出口可以用于其它輸出；(3)通信能力強(qiáng)，兼容性好，能夠支持目前絕大多數(shù)觸摸屏設(shè)備和所有添加了標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議功能的上位機(jī)軟件，保證了系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面，操作方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為多路溫度控制系統(tǒng)示意圖。
[0016]圖2為控制器示意圖。
[0017]圖3為彳目號調(diào)理電路|旲塊不意圖。
【具體實施方式】:
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0019]本發(fā)明開發(fā)一種用于制袋機(jī)熱封切裝置上的多路溫度控制系統(tǒng)，它控制精度高、響應(yīng)速度快、操作簡潔。圖1為多路溫度控制系統(tǒng)示意圖。
[0020]I為開關(guān)電源，為固態(tài)繼電器2、控制器4和人機(jī)交互模塊5提供24V直流電源。
[0021]2為固態(tài)繼電器，接收來自控制器3的控制信號，實現(xiàn)對電加熱材料3的通電加熱時間控制。
[0022]3為電加熱材料，受固態(tài)繼電器2控制是否通電加熱并執(zhí)行下壓動作實現(xiàn)融合兩層塑料的功能，內(nèi)嵌的溫度傳感器31為各種型號熱電偶，用于采集電加熱材料的熱感應(yīng)電勢。[0023]控制器4的主控芯片為LPC2100系列ARM微處理器，完成溫度信號的采集和轉(zhuǎn)換，運(yùn)行控制算法程序，輸出控制信號驅(qū)動固態(tài)繼電器2實現(xiàn)控制電加熱材料3的溫度，并輸出信息到人機(jī)交互模塊5和接收來自人機(jī)交互模塊的控制信號等功能。
[0024]圖2所示為所述多路溫度控制系統(tǒng)中控制器的示意圖。
[0025]45為電源模塊，接收開關(guān)電源I供應(yīng)的24V直流電源，轉(zhuǎn)換輸出24V、±5V和3.3V的直流電源分別提供給控制器4中其它模塊。
[0026]信號調(diào)理電路模塊41，完成采集溫度傳感器31輸送過來的感應(yīng)電勢信號，進(jìn)行濾波、選擇和放大、進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送給主控模塊42進(jìn)行處理。
[0027]主控模塊42，將來自信號調(diào)理電路模塊41的數(shù)字感應(yīng)電勢信號轉(zhuǎn)換成實際溫度，與設(shè)定的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較后，采用PID控制算法計算得到輸出控制信號，輸出給驅(qū)動電路模塊43，并實時處理來自通信接口電路模塊的數(shù)據(jù)信息。
[0028]43為輸出驅(qū)動模塊，主要由光耦隔離電路和大電流場效應(yīng)管及其附屬電路構(gòu)成，實現(xiàn)主控模塊41輸出的弱電信號對強(qiáng)電信號控制的轉(zhuǎn)換和驅(qū)動功能。
[0029]44為通信接口模塊，主要是高速光耦和485芯片及其附屬電路。
[0030]圖3所示為信號調(diào)理電路模塊示意圖。
[0031]411為信號濾波和選擇電路模塊，它主要由RC濾波電路以及兩片八選一模擬選擇開關(guān)⑶4051及其附屬電路構(gòu)成。
[0032]412為差分放大電路模塊，主要由3片高精度運(yùn)算放大器構(gòu)成。
[0033]413為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路模塊，主要由16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片及其附屬電路構(gòu)成。
【權(quán)利要求】
1.一種熱封切制袋機(jī)多路溫度控制系統(tǒng)，用于控制安裝在制袋機(jī)上熱封切裝置上的多路電加熱材料，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)包括:與所述電加熱材料相連的控制所述電加熱材料輸入電壓的固態(tài)繼電器；與所述固態(tài)繼電器相連的用于控制所述固態(tài)繼電器的控制器，以及與所述控制器和所述固態(tài)繼電器相連的為所述固態(tài)繼電器和所述控制器供電的開關(guān)電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)還包括內(nèi)嵌在所述電加熱材料中的溫度傳感器，所述溫度傳感器用于采集熱感應(yīng)熱電勢，并由所述控制器采集、轉(zhuǎn)換成溫度信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度控制系統(tǒng)還包括與所述控制器相連的人機(jī)交互模塊，所述人機(jī)交互模塊具體是支持MODBUS通信協(xié)議的觸摸屏和/或者在PC機(jī)上運(yùn)行的軟件，所述人機(jī)交互模塊用于顯示所述溫度控制系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)和參數(shù)并用于設(shè)定輸入所述溫度控制系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括: 與所述溫度傳感器相連的信號調(diào)理電路，負(fù)責(zé)采集、選擇、放大所述溫度傳感器獲取的熱電勢信號； 與所述固態(tài)繼電器相連的輸出驅(qū)動電路，負(fù)責(zé)驅(qū)動多路所述固態(tài)繼電器的開關(guān)，調(diào)節(jié)所述電加熱材料單位時間內(nèi)的加熱時間，控制所述電加熱材料溫度； 主控電路，負(fù)責(zé)處理溫度信號，控制所述輸出驅(qū)動電路及所述串口通信電路，并運(yùn)行各模塊的驅(qū)動程序和應(yīng)用程序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電加熱材料具體為燙刀或者燙排。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述信號調(diào)理電路，其特征在于，它由差分放大電路和16位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7705及其附屬電路構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述主控電路，其特征在于，它是由32位處理器LPC2138芯片及其附屬電路組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述主控電路，其特征在于，存儲并運(yùn)行于其中的軟件部分，包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片驅(qū)動程序、溫度轉(zhuǎn)換程序、PID溫度控制程序、串口數(shù)據(jù)通信程序。
【文檔編號】G05B19/042GK103499940SQ201310473761
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】肖永松, 曹亦軒, 翟陽, 丁鋒 申請人:江南大學(xué)