一种挤出机用温控器及温控系统[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 207380579 U(45)授权公告日 2018.05.18

(21)申请号 201721226972.8(22)申请日 2017.09.22

(73)专利权人 苏州英威腾电力电子有限公司

地址 215000 江苏省苏州市高新区科技城

昆仑山路1号(72)发明人 孙维广　申大力　张广志　(74)专利代理机构 深圳市深佳知识产权代理事

务所(普通合伙) 44285

代理人 王仲凯(51)Int.Cl.

G05D 23/22(2006.01)

权利要求书1页 说明书6页 附图2页

(54)实用新型名称

一种挤出机用温控器及温控系统(57)摘要

本申请公开了一种挤出机用温控器，包括由电流检测电路和电子开关驱动电路串联组成的、与加热设备相连的加热控制电路；与冷却设备相连的冷却控制电路；电子开关驱动电路包括第一电子开关和第一驱动电路；与电流检测电路、第一驱动电路、第二驱动电路和测温电路相连的主控芯片，用于判断加热设备的电流值是否超出预设电流阈值范围，若是，触发故障输出电路，来控制停止进料；主控芯片依据检测的温度值与预设标准温度的比对结果控制第一电子开关和第二电子开关的通断。本实用新型实现了温度检测、温度控制和断线检测的一体化，缩小了整个温控系统的体积、降低了接线的复杂性。本申请还公开了一种挤出机用温控系统。

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权　利　要　求　书

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1.一种挤出机用温控器，其特征在于，包括:与加热设备相连的加热控制电路，所述加热控制电路包括串联连接的电流检测电路和电子开关驱动电路；所述电流检测电路用于检测所述加热设备的电流，并发送检测信号至主控芯片；所述电子开关驱动电路包括第一电子开关和用于控制所述第一电子开关的第一驱动电路；

与冷却设备相连的冷却控制电路；所述冷却控制电路包括第二电子开关和用于控制所述第二电子开关通断的第二驱动电路；所述冷却控制电路用于依据所述主控芯片发送的第二信号控制所述冷却设备的通断；

分别与所述电流检测电路、所述第一驱动电路、所述第二驱动电路和测温电路相连的所述主控芯片，用于依据所述检测信号确定所述加热设备的电流值，判断所述电流值是否超出预设电流阈值范围，如果超出，触发故障输出电路；接收所述测温电路发送的温度信号确定物料的温度值，并依据所述温度值与预设标准温度的比对结果发送第一信号触发所述第一驱动电路来控制所述第一电子开关的通断以及发送所述第二信号触发所述第二驱动电路来控制所述第二电子开关的通断；

用于检测所述挤出机中物料温度的所述测温电路；与所述主控芯片连接的、用于受到触发后控制进料口停止进料的所述故障输出电路。2.根据权利要求1所述的温控器，其特征在于，所述电流检测电路具体包括：与所述第一电子开关串联的采样电阻，以及用于检测所述采样电阻上的电流的采样电路。

3.根据权利要求1所述的温控器，其特征在于，所述故障输出电路的输出端连接可编程控制器，所述故障输出电路接收所述故障信号后，将其发送到所述可编程控制器，供所述可编程控制器控制进料口停止进料。

4.根据权利要求3所述的温控器，其特征在于，所述故障输出电路进一步包括：与所述主控芯片相连、用于显示所述电流值的显示屏。5.根据权利要求1所述的温控器，其特征在于，所述温控器还包括：与所述主控芯片相连、向所述主控芯片发送输入指令的输入电路。6.根据权利要求5所述的温控器，其特征在于，所述输入电路包括触摸屏或键盘。7.根据权利要求1所述的温控器，其特征在于，所述温控器还包括：与所述主控芯片相连、用于在接收所述主控芯片发送的故障信号后进行报警操作的报警器。

8.根据权利要求1所述的温控器，其特征在于，所述温控器进一步通过通信电路与其他温控器相连。

9.根据权利要求1所述的温控器，其特征在于，所述第一电子开关与所述第二电子开关分别为：

绝缘性场效应管、绝缘栅双极型晶体管和双向可控硅电子开关中的任一种。10.一种挤出机用温控系统，包括加热设备、冷却设备和如权利要求1-9任一项所述的温控器。

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一种挤出机用温控器及温控系统

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技术领域

[0001]本实用新型涉及温度控制领域，特别是涉及一种挤出机用温控器及温控系统。背景技术

[0002]在全自动塑料加工过程中，温度是保证塑料成型的重要条件。从挤出机的工作原理可以看出，当物料在筒内塑化时，会因为温度过高导致塑料制品容易产生瑕疵或者产生烧焦，使塑料结构破坏，无法使用；也会因为温度低于粘流温度导致挤出产品无法成型或者物理性能不过关、表面质量差。因此，物料在挤出过程中要选择合适的温度，并且需要保持温度恒定。传统的挤出机的加热和冷却是依靠温控表控制固态继电器的通断来控制加热设备的通断和冷却设备的通断，以此实现恒压和恒温。可以理解的是，为了调整物料的温度，是通过控制加热设备和冷却设备的导通时间来实现的。[0003]其中加热设备的加热器是易损元件，如果物料进入某一区时加热器断线，则进入该区的熔体温度达不到工艺而粘结，无法进入下一区，而挤出机进料口持续进料，必将导致挤出机熔体管道内压力猛增，严重会使挤出机爆炸，因此挤出机温控器必要增加加热器断线检测器。

[0004]参照图1，图1为现有技术中的一种温度控制系统的结构示意图，包括温控表、断线检测器、固态继电器、电流互感器和加热器，该温度控制系统专门安装断线检测器配套温控表使用，温控表判断温度是否超出预设温度阈值范围并控制固态继电器的通断信号控制加热器的工作情况，当加热器工作时，电流互感器采集加热回路电流的电流信号，并将所述电流信号发送给断线检测器，断线检测器判断所述加热回路电流是否异常，如果异常，判断加热器断线，触发故障输出电路，进而控制进料停止。

[0005]上述这种温控器及温度控制系统需要专门安装断线检测器，接线较复杂、成本相对较高，同时整体体积较大。[0006]因此，如何提供一种挤出机用温控器及系统来缩小整个挤出机温控系统的整体体积、降低接线的复杂性并降低成本是本实用新型所要解决的技术问题。实用新型内容

[0007]本实用新型的目的是提供一种挤出机用温控器及温控系统，降低元器件的成本，并通过将温度检测、温度控制和断线检测一体化，大幅度缩小了整个温控系统的体积、降低接线的复杂性，提高系统的可靠性。[0008]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种挤出机用温控器，包括:[0009]与加热设备相连的加热控制电路，所述加热控制电路包括串联连接的电流检测电路和电子开关驱动电路；所述电流检测电路用于检测所述加热设备的电流，并发送检测信号至主控芯片；所述电子开关驱动电路包括第一电子开关和用于控制所述第一电子开关的第一驱动电路；

[0010]与冷却设备相连的冷却控制电路；所述冷却控制电路包括第二电子开关和用于控

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制所述第二电子开关通断的第二驱动电路；所述冷却控制电路用于依据所述主控芯片发送的第二信号控制所述冷却设备的通断；[0011]分别与所述电流检测电路、所述第一驱动电路、所述第二驱动电路和测温电路相连的所述主控芯片，用于依据所述电流检测电路发送的检测信号确定所述加热设备的电流值，判断所述电流值是否超出预设电流阈值范围，如果超出，触发故障输出电路；接收所述测温电路发送的温度信号确定物料的温度值，并依据所述温度值与预设标准温度的比对结果发送第一信号触发所述第一驱动电路来控制所述第一电子开关的通断以及发送所述第二信号触发所述第二驱动电路来控制所述第二电子开关的通断；[0012]用于检测所述挤出机中物料温度的所述测温电路；[0013]与所述主控芯片连接的、用于受到触发后控制进料口停止进料的所述故障输出电路。

[0014]优选地，所述电流检测电路具体包括：[0015]与所述第一电子开关串联的采样电阻，以及用于检测所述采样电阻上的电流的采样电路。

[0016]优选地，所述故障输出电路的输出端连接可编程控制器，所述故障输出电路接收所述故障信号后，将其发送到所述可编程控制器，供所述可编程控制器控制进料口停止进料。

[0017]优选地，所述故障输出电路进一步包括：[0018]与所述主控芯片相连、用于显示所述电流值的显示屏。[0019]优选地，所述温控器还包括：[0020]与所述主控芯片相连、向所述主控芯片发送输入指令的输入电路。[0021]优选地，所述输入电路包括触摸屏或键盘。[0022]优选地，所述温控器还包括：[0023]与所述主控芯片相连、用于在接收所述主控芯片发送的故障信号后进行报警操作的报警器。

[0024]优选地，所述温控器进一步通过通信电路与其他温控器相连。[0025]优选地，所述第一电子开关与所述第二电子开关分别为：[0026]绝缘性场效应管、绝缘栅双极型晶体管和双向可控硅电子开关中的任一种。[0027]为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种挤出机用温控系统，包括加热设备、冷却设备和如上文所述的温控器。

[0028]本实用新型提供了一种挤出机用温控器及温控系统，包括由电流检测电路和电子开关驱动电路串联组成的、与加热设备相连的加热控制电路；电子开关驱动电路由第一电子开关和第一驱动电路组成；与冷却设备和主控芯片相连的冷却控制电路；分别与电流检测电路、第一驱动电路、冷却控制电路和测温电路相连的主控芯片，主控芯片在加热回路的电流值超出预设电流阈值范围时，触发故障输出电路，控制进料口停止进料；并且还依据测温电路检测的温度值与预设标准温度的比对结果控制第一电子开关和第二电子开关的通断。本实用新型采用电子开关驱动电路代替了固态继电器，节省了成本；用主控芯片代替了断线检测器和温控表的运算控制功能，减小了温控系统的体积；可见，本实用新型实现了温度检测、温度控制和断线检测的一体化，降低了成本以及缩小了整个温控系统的体积、降低

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了接线的复杂性。

附图说明

[0029]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0030]图1为现有技术中一种温度控制系统的结构的示意图；

[0031]图2为本实用新型提供的一种挤出机用温控器的结构的示意图；

[0032]图3为本实用新型提供的一种挤出机用温控器的具体实施方式的结构的示意图；[0033]图4为加热控制电路的结构示意图。

具体实施方式

[0034]本实用新型的核心是提供一种挤出机用温控器及温控系统，降低元器件的成本，并通过将温度检测、温度控制和断线检测一体化，大幅度缩小了整个温控系统的体积、降低接线的复杂性，提高系统的可靠性。

[0035]本实用新型提供了一种挤出机用温控器，参照图2，图2为本实用新型提供的一种挤出机用温控器的结构的示意图，该温控器包括:[0036]与加热设备2相连的加热控制电路4；加热控制电路4包括串联连接的电流检测电路和电子开关驱动电路；采样电阻R1用于检测加热设备2的电流，并发送检测信号至主控芯片5；电子开关驱动电路包括第一电子开关K1和用于控制第一电子开关K1的第一驱动电路；[0037]与冷却设备1相连的冷却控制电路3；冷却控制电路3包括第二电子开关和用于控制第二电子开关通断的第二驱动电路；冷却控制电路3用于依据主控芯片5发送的第二信号控制冷却设备1的通断；

[0038]分别与电流检测电路、第一驱动电路、第二驱动电路和测温电路6相连的主控芯片5；主控芯片5，用于依据检测信号确定加热设备2的电流值，判断电流值是否超出预设电流阈值范围，如果超出，触发故障输出电路7；接收测温电路6发送的温度信号确定物料的温度值，并依据温度值与预设标准温度的比对结果发送第一信号触发所述第一驱动电路来控制所述第一电子开关K1的通断以及发送所述第二信号触发所述第二驱动电路来控制所述第二电子开关的通断；

[0039]与主控芯片5连接的、用于受到触发后控制进料口停止进料的故障输出电路7；[0040]用于检测挤出机中物料温度的测温电路6。[0041]需要说明的是，本实用新型中调节温度是通过触发加热控制电路4中的第一驱动电路控制第一电子开关K1的通断时间以及通过触发第二驱动电路控制第二电子开关的通断时间来实现的，例如，当检测到温度值高于预设温度最高值时，触发第一驱动电路控制第一电子开关K1持续断开动作30秒，在此过程中，当检测温度值恢复至预设温度阈值范围内时或低于预设温度最低值时，立即触发第一驱动电路控制第一电子开关K1闭合。另外，在其他实施例中，还可以为在第一信号触发第一驱动电路控制第一电子开关K1持续断开动作30秒，之后第一电子开关K1自动闭合。当然，具体采用哪种实现方式与第一电子开关K1和第一

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驱动电路的类型有关，本实用新型对此不作具体限定。另外，第二驱动电路和第二电子开关的工作过程与第一驱动电路和第一电子开关K1的工作过程相同，主控芯片5在进行温度时需要同时控制两个电子开关的通断以及通断时间。其中，测温电路6具体是由测温元件和与其连接传输电路组成的，传输电路的输出端连接主控芯片5。[0042]另外，与测温电路6中相连的测温元件可以为热电偶和热电阻等其他温感元件，而测温元件是根据所需要工艺的设定温度的范围相应选择的。比如，E型热电偶的使用温度为-200～900℃，J型使用的温度范围为0～750℃。在现实应用中，还应考虑具体实施的可操作性和环保型，比如R型热电偶在热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长等优点，但热电势率较小，灵敏度低高温下机械强度下降，对污染非常敏感，成本较高。当然，测温元件可选用的种类不仅限于可以为热电偶或者热电阻，在本申请中对所选用的测温元件不加以限定。[0043]作为优选地，参见图4所示，图4为加热控制电路的结构示意图。电流检测电路具体包括：

[0044]与第一电子开关K1串联的采样电阻R1，以及用于检测采样电阻R1上的电流的采样电路。需要解释的是，本实用新型依据电流检测电路发送的信号，得到加热设备2的电流值的具体过程为：

[0045]电流检测电路中采样电路检测采样电阻R1两端的电压值后进行调理，将其转化为加热设备2的实时电信号并发送给主控芯片5，主控芯片5处理根据实时电信号中的电压值和采样电阻R1的阻值计算得到加热设备2的电流值。当然，上述方法只是本实用新型中获取加热设备2中电流值的可实现方案中的一种优选方案，本实用新型对如何获取加热设备2中的电流不加以。[0046]可见，本实用新型用电阻和采样电路构成的电流检测电路代替了传统的电流互感器；减少了温控器的体积与成本。[0047]其中，将电流检测电路调理的过程是将输出的十分微弱的信号放大的过程。这个步骤可根据实际需要选择是否设置在电流电测电路中，本实用新型对此不作限定。[0048]另外，预设电流阈值是由工作人员设定的，为的是保护电路中各元件正常工作以及操作过程的安全，不排除后期根据元器件以及温度的要求进行变更的可能，对此本实用新型不做。

[0049]需要解释的是，在整个系统的测控过程中，主控芯片5担任控制单元的职责，包括信号的采集、信号优化和传送信号分析和处理、信号的存储，故主控芯片5在本实用新型中起到至关重要的作用。本申请中采用价格低廉且体积较小元件作为主控芯片5，比如主控芯可以是单片机，比如可以为STC15F2K60S2单片机，也可以为ATS8253单片机，当然，上述两种单片机的选择只是本实用新型的两种具体实施方案，本实用新型对主控芯片5的类型和参数都不做。[0050]参照图3，图3为本实用新型提供的一种挤出机用温控器的具体实施方式的结构的示意图。

[0051]在图2温控器的基础上，故障输出电路7具体一端与主控芯片5相连的、另一端与可编程控制器相连，故障输出电路7接收故障信号后，将其发送到可编程控制器，供可编程控制器控制进料口停止进料。

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其中，故障输出电路7可以为故障继电器，其输出动作的具体过程为：在未上电时

断开、上电后无故障闭合、运行无故障时闭合、故障时断开，将故障信号发送到PLC(可编程控制器)，控制进料口停止进料，以便维护人员进行维护。[0053]在一种优选方案中，故障输出电路7进一步包括：[0054]与主控芯片5相连、用于显示电流值的显示屏。[0055]其中需要解释的是，此处作为故障输出电路7的显示屏除可以用来显示加热回路电流值外，还可以用于接收主控芯片5发送的故障信号，并直观显示当前状态是否有故障，也可以接收主控芯片5发送的加热模块的电流值，并显示温度的实时曲线和历史曲线，根据曲线的比对，更直观的观察到系统运行是否偏离正常情况，从而提醒正在监控设备工作情况的设备维护人员进行设备维修。[0056]不难理解的是，当故障输出电路7为显示屏时，温控器的功能得到了较大的丰富。但值得一提的是，上述几个优选实施方案相互，互不排斥。当然，以上也只是本实用新型的几种优选方案，本申请对故障输出电路7的元件选用以及所选元件的功能设计和使用都不加以。[0057]优选的是，温控器还包括：[0058]与主控芯片5相连、向主控芯片5发送输入指令的输入电路9。[0059]需要解释的是，上述的输入指令包含控制模式的选择和/或测温元件的选择指令。显而易见的，上述输入指令所的信息是由人为选择输入的，但也可以是预先设置的。故本申请对输入指令包含的具体信息和形式不加以。[0060]其中，控制模式可以为ON/OFF(开关)控制，也可以为PID(比例-积分-微分)控制算法。当选择ON/OFF控制模式时，只存在全输出和关闭两种状态，那么当温度达到设定温度范围时，输出关闭，超出设定温度范围时才会开启输出控制，这会导致温度变化产生上下震荡；而当选择PID控制算法时，以比例方式来输出，因此是不断的计算输出的比例，当接近设定温时，即缩小输出百分比(100％>0％)，因此可将温度控制在稳定的状态。[0061]需要说明的是，输入电路9可以为键盘，也可以为触摸屏或者使显示屏和鼠标的组合，还可以由程序控制输入。当然，输入电路9并不只限于上述几种，本申请对输入电路9具体形式以及相应形式的选择不做限定。[0062]作为一种优选的具体实施方式，温控器还包括：[0063]与主控芯片5相连、用于在接收主控芯片5发送的故障信号后进行报警操作的报警器。

[00]其中，报警器的工作过程为：

[0065]当主控芯片5检测到加热设备2的电流值超出预设电流阈值范围时，发送故障信号至报警器，报警器接收并进行鸣笛。[0066]其中，报警器的报警响度可以为距离3m，也可以为10m，报警音量可以不小于85dB。当然，无论是上述哪一种具体实施方案，都只是本申请的一种具体实施方式，本申请对报警器的具体型号和参数不加以。[0067]显而易见的是，报警器的使用可以作为故障输出电路7的后备力量，在系统无法自动进行故障输出时，提醒工作人员及时处理，避免不必要的损失和人员伤亡。[0068]在一种优选方案中，温控器进一步通过通信电路8与其他温控器相连。

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需要说明的是，随着挤出机中物料筒温度控制精度不断提高，温度控制方式采取

分段控制，每个料筒分为几节，每节都有一个恒定的温度，且每节之间温度各不相同，有一段固定的符合工艺条件的温度差。这种温度控制方式使得料筒升温速度快，控制精度高。[0070]其中，各个温控器通过串联方式连接其他温控器，并各自调节料筒一节的温度，例如可通过通信电路8与其他分节的温控器相连。当然，本申请对温控器之间的连接方式不作约束。

[0071]在一种具体实施例中，主控芯片5与输入电路9通过通信电路8相连。[0072]需要说明的是，通信电路8可以由RS-485通讯接口组成，也可以由RS-232通讯接口组成，当然通信方式不包括上述几种，本申请对通信方式不加以。[0073]作为一种具体实施方式，第一电子开关K1和第二电子开关分别为：[0074]绝缘性场效应管、绝缘栅双极型晶体管和双向可控硅电子开关中的任一种。[0075]其中，加热控制电路2和冷却控制电路3中的第一电子开关K1和第二电子开关具有与固态继电器差不多相同的功能，可以控制加热设备2电源和冷却设备1中电磁阀的通断，且体积较小，价格低廉。第一电子电子开关的和第二电子开关可以为MOS管、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或者SCR(双向可控硅)等电子开关。当然，本申请不限定两个电子开关的具体类型甚至个数。

[0076]本实用新型提供了一种挤出机用温控器及温控系统，包括由电流检测电路和电子开关驱动电路串联组成的、与加热设备相连的加热控制电路；电流检测电路由采样电阻和采样电路组成；电子开关驱动电路由第一电子开关和第一驱动电路组成；与冷却设备和主控芯片相连的冷却控制电路；分别与采样电路、第一驱动电路、冷却控制电路和测温电路相连的主控芯片，主控芯片在加热回路的电流值超出预设电流阈值范围时，触发故障输出电路，控制进料口停止进料；并且还依据测温电路检测的温度值与预设标准温度的比对结果控制第一电子开关和第二电子开关的通断。本实用新型采用电子开关驱动电路代替了固态继电器，节省了成本；用电阻和采样电路构成的电流检测电路代替了传统的电流互感器；用主控芯片代替了断线检测器和温控表的运算控制功能，减小了温控系统的体积；可见，本实用新型实现了温度检测、温度控制和断线检测的一体化，降低了成本以及缩小了整个温控系统的体积、降低了接线的复杂性。

[0077]本实用新型还提供了一种挤出机用温控系统，包括加热设备、冷却设备及上文描述的温控器。

[0078]以上对本实用新型所提供的挤出机用温控器及温控系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

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图3

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