全文摘要
本实用新型属于全氟离子膜制备领域，公开了一种全氟离子膜制备过程中多路高精度温度控制系统，包括主控屏、PID控制器、电源模块、固态继电器和温度传感器，电源模块与主控屏和PID控制器连接供电，主控屏的输入端与温度传感器的输出端连接，温度传感器安装于膜箱内，主控屏的输出端与固态继电器连接，固态继电器设于膜箱加热灯管的供电回路上；PID控制器的输入端和输出端与主控屏连接。本实用新型系统可实现对全氟离子膜制备过程中的恒温及可调升温，具体可通过不同数量的PID控制器组合以及固态继电器的通断时间来调整温度变化的速度；且该系统结构具有扩展性强的特点，可以通过简单的增加硬件，来实现监测路数的扩展。
主设计要求
1.一种全氟离子膜制备过程中多路高精度温度控制系统，其特征在于，包括主控屏、PID控制器、电源模块、固态继电器和温度传感器，电源模块与主控屏和PID控制器连接供电，主控屏的输入端与温度传感器的输出端连接，温度传感器安装于膜箱内，主控屏的输出端与固态继电器连接，固态继电器设于膜箱加热灯管的供电回路上；PID控制器的输入端和输出端与主控屏连接。
设计方案
1.一种全氟离子膜制备过程中多路高精度温度控制系统，其特征在于，包括主控屏、PID控制器、电源模块、固态继电器和温度传感器，电源模块与主控屏和PID控制器连接供电，主控屏的输入端与温度传感器的输出端连接，温度传感器安装于膜箱内，主控屏的输出端与固态继电器连接，固态继电器设于膜箱加热灯管的供电回路上；PID控制器的输入端和输出端与主控屏连接。
2.根据权利要求1所述的全氟离子膜制备过程中多路高精度温度控制系统，其特征在于，所述PID控制器并联设有五组。
3.根据权利要求1所述的全氟离子膜制备过程中多路高精度温度控制系统，其特征在于，所述PID控制器采用32位AMR单片机。
4.根据权利要求1或2或3所述的全氟离子膜制备过程中多路高精度温度控制系统，其特征在于，所述PID控制器连接有按键输入模块、LED显示模块以及声光提示模块。
5.根据权利要求1所述的全氟离子膜制备过程中多路高精度温度控制系统，其特征在于，所述主控屏采用嵌入式组态屏。
6.根据权利要求1所述的全氟离子膜制备过程中多路高精度温度控制系统，其特征在于，所述温度传感器为PT100热电偶。
7.根据权利要求1所述的全氟离子膜制备过程中多路高精度温度控制系统，其特征在于，所述膜箱加热灯管的供电回路上还连接有备用断路器。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于全氟离子膜制备领域，具体涉及一种全氟离子膜制备过程中多路高精度温度控制系统。
背景技术
全氟离子膜是质子交换膜燃料电池和氯碱离子膜电解槽的核心材料。前期离子膜的市场基本被美国杜邦公司和日本旭化公司垄断，近1年中国制造的离子膜才逐渐走进市场。对加热过程的成功控制，也是离子膜制备成功的关键要素之一。目前市面上，智能农业、智能工业以及化学分析和试验领域均用到温度控制系统，有的侧重于不能满足恒温，有的侧重于升温，但是离子膜制备过程中不仅恒温精准还要要求升温速度可调可控。
发明内容
本实用新型为了实现全氟离子膜制备过程中的恒温及可调升温，进而提供了一种全氟离子膜制备过程中多路高精度温度控制系统。
本实用新型采用如下技术方案：
一种全氟离子膜制备过程中多路高精度温度控制系统，包括主控屏、PID控制器、电源模块、固态继电器和温度传感器，电源模块与主控屏和PID控制器连接供电，主控屏的输入端与温度传感器的输出端连接，温度传感器安装于膜箱内，主控屏的输出端与固态继电器连接，固态继电器设于膜箱加热灯管的供电回路上（即固态继电器相当于开关，用于控制加热灯管的开\/关）；PID控制器的输入端和输出端与主控屏连接。该系统的原理是利用温度传感器实时测量反馈膜箱加热温度，当温度偏低或偏高时，通过PID控制器反馈并控制固态继电器的通断来控制加热灯管的开关，同时进一步可根据继电器的通断时间来调整控制速度。
所述PID控制器并联设有五组，每组PID控制器自身能实现4路对膜箱的恒温控制，则五组并联的PID控制器可实现20路膜箱的恒温控制。
所述PID控制器采用32位AMR单片机。
所述PID控制器连接有按键输入模块、LED显示模块以及声光提示模块。
所述主控屏采用嵌入式组态屏。
所述温度传感器为PT100热电偶。
所述膜箱加热灯管的供电回路上还连接有备用断路器，备用断路器的作用与固态继电器相同，当固态继电器出现故障失效时，可进行有效切断，保护该系统。
本实用新型系统可实现对全氟离子膜制备过程中的恒温及可调升温，具有如下有益效果：
1、该系统结构具有扩展性强的特点，最多可达128路温度的控制，可以通过简单的增加硬件，来实现监测路数的扩展；
2、采用32的arm芯片，利用模糊PID算法，可实现速度可调，并且具有自整定功能，具体可通过不同数量的PID控制器组合以及固态继电器的通断时间来调整温度变化的速度，不仅可以用在快速温变的领域，也可以用在大滞后响应的领域；
3、上位机软件，不仅可以控制，还具有故障诊断和打印功能，当出现故障时，将自动将故障曲线和相关信息，打印出来，供故障排除参考。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构示意图；
图2为PID控制器的组成原理图；
图3为升温控制程序流程图；
图4为PT100接口示意图；
图5为主控制器CPU STM32的结构示意图；
图6为电源模块示意图；
图7为按键输入模块示意图；
图8为LCD显示模块示意图；
图9为声光提示、继电器模块示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述系统包括由主控屏、PID控制器、电源模块、固态继电器、温度传感器、断路器（备用）、集成继电器（备用）组成，可以实现20路膜箱的恒温控制，每4路分别由一个单独的PID控制器控制，如图2所示。
主控屏采用嵌入式组态屏，利用其具有可视性好，操作简单，数据可可导出等优点，采集显示数据并进行输出控制。同时和PID控制器实现交互，来进行参数自整定。
电源组包括3个220V转24V电源模块，一个给主控屏供电，一个通过并联的方式同时给5个PID控制器供电。
PID控制器采用32位AMR单片机，利用模糊PID算法实现温度的恒温和速度可调，不仅可以实现快速升温还可以实现大滞后响应。PID控制器的组成原理图如图2所示。
该系统的控制流程如图3所示，系统初始化后首先预设温度和时间，通过热电偶采集的温度信号传输给主控屏后，由PID控制器AD采样温度并进行软件滤波，如果达到控制温度，则等待下一次检测，如果未达到控制温度，信号再次返回PID控制器采样温度进行软件滤波分析直至温度合格。
其中，各模块的结构如图4-9所示，模块之间的接口连接关系可由图示中的接口标注进行对接，其接线方式书电学领域常规知识，因此各模块之间的具体电路连接关系不作赘述。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201921073935.7
申请日:2019-07-10
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:21(辽宁)
授权编号:CN209803646U
授权时间:20191217
主分类号:G05D23/22
专利分类号:G05D23/22
范畴分类:申请人:辽宁格瑞帕洛孚新能源有限公司;中北大学
第一申请人:辽宁格瑞帕洛孚新能源有限公司
申请人地址:124101 辽宁省盘锦市盘山县太平镇杜家村
发明人:孟青;夏鸣声
第一发明人:孟青
当前权利人:辽宁格瑞帕洛孚新能源有限公司;中北大学
代理人:杨陈凤
代理机构:14110
代理机构编号:太原晋科知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 14110
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计