热压模具温度场保温装置设计
3 XLB300-Y型热压机温度控制系统
3.1 温度控制系统工作原理
一般情况下，温度控制系统的基本构成如图3.1所示，它由主控系统、控制电器、加热器、温度传感器等几部分组成。
主控系统SV主控制器控制电器加热器-PVA/D模块温度传感器
图3.1 温度控制系统基本组成
温度控制实现的过程是:首先温度传感器将加热目标的温度转化为电压或电流信号，主控系统内部的 A/D 模块将温度传感器输送进来的电压或电流信号转化为主控系统可识别的数字量信号, 然后主控系统将系统给定的温度值与从温度传感器输入进来的温度值进行比较, 经过系统内部运算处理后，给控制电器的输入端一个控制信号，对控制电器的输出端的导通与否进行控制，从而使加热器开始加热或停止加热，即加热目标的温度控制得到实现。
其中主控系统为温度控制系统的核心部分，大部分控制系统为基于PLC 的控制，而许多PLC 控制器中都扩充了PID 控制功能和其它的功能模块，在实际应用时更为简约、方便，功能也更加齐全和强大。
3.2 XLB300-Y型热压机温度控制系统介绍
1、概述
XLB300-Y型热压机的温度控制系统是由基于PID 控制功能的温度控制仪，交流接触器，热电偶温度传感器和加热器组成。其中温度控制仪具有输入、输出的通信功能，如图3.2 所示。
其输入功能具体表现在：（1）热电偶温度传感器将温度信号转换为电信号（模
拟量信号），输送到温度控制仪的A/D (模数)转换模块，A/D模块将模拟量信号转换为数字量信号，然后传输到PID 控制模块中；（2）温度控制仪体现了人机界面功能，通过操作界面可以调节并设定温度值，并在操作界面上显示出来， 该温度值即为设定温度 (SV)。
温控系统的输出功能具体体现在：（1）经温度传感器、模数转换模块输入到PID控制模块中的数字量信号通过操作界面的“8”字显示器显示出实时温度，可以直观读出加热目标的温度，这一温度值即为实际测量温度（PV）；（2）测量的温度转换信号在PID控制模块中与设定温度比较后经运算处理，传给交流接触器的输入端一个信号，交流接触器在此信号的控制下，进而通过输出端控制加热器通电或断开，从而对加热目标进行温度控制。
SV温度设定PID控制器交流接触器温度显示器加热器-PVA/D模块温度传感器主控系统图3.2 XLB300-Y型热压机温度控制系统基本组成
XLB300-Y型热压机温度控制系统的电路图如下3.3 所示：
LSA3TC1TC2KA2
SA1SA2LTC1LTC2NBT200KM1NKM2N 图3.3 XLB300-Y型热压机温控系统电路图
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其中TC1、TC2分别为上、下模温度控制仪，SA1和SA2为加热旋钮开关，SA3为停止开关，KA2为自动预热的中间继电器，KM1为上模温度控制器（交流接触器），KM2为下模温度控制器（交流接触器），BT200为散热风扇。 2、缺陷分析
现有温度控制系统能够实现一定的温控功能，但由于采用交流接触器，考虑到耐用性和安全性等方面，存在一定的不足。
交流接触器动作有噪音，使用寿命有限，尤其是触点经常性跳动，对接触器的使用性能影响很大；其次，在工作过程中交流接触器会产生一定的电磁干扰，当大电流操作时可能会产生电弧，使得安全性降低。
交流接触器输入端的控制量为开关量（数字量），因而从PID控制模块输出的信号不需要经过数模转换就可以直接接到交流接触器的输入端上。
3.3 基于XLB300-Y型热压机温控系统的改进
由3.2节的介绍知道，XLB300-Y型热压机的温控系统组成为：温度控制仪，交流接触器，温度传感器和加热器。在此系统中，考虑到使用的寿命和使用安全性，在原温控系统的基础上进行改进，以提高系统的安全性和耐用性，同时提高温控的精确度和平稳性，改进系统基本组成和基本连接电路图如图3.4 和图3.5 所示。
SV温度设定PID控制器D/A模块固态继电器温度显示器加热器-PVA/D模块温度传感器主控系统图3.4 改进后温控系统基本组成
改进后的温度控制系统相比原温控系统，在主控系统中，从温度传感器输入的信号经PID控制器运算处理比较之后，通过数模转换模块（D/A模块）之后输入到固态继电器的控制端，因而需要对温控仪进行更换，由原来的开关量输出温
控仪更换为具有模拟量输出功能的温控仪。
QFABCNQFLSSR3P_+TC1N加热器 图3.5 改进温控系统电路图
其中QF为断路器，SSR3P为三相固态继电器，TC1为具有模拟量输出功能的温度控制仪，输出的模拟量信号直接输入到三相固态继电器的输入控制端，一般的固态继电器的控制端电压在5V~24V之间。 3.3.1
固态继电器
1、概述
固态继电器（简称为SSR）是一种没有触点的开关元件，它的内部全部由固态的电子元件组成。与机械型的继电器相比较，固态继电器内部不含有运动零部件，因而没有机械运动[9]。
固态继电器利用电子元器件的点，磁和光的特点，来隔离输入与输出电路，并且与单项可控硅，双向可控硅，大功率三极管，功率场效应管等器件的开关特性向结合，以达到无触点，无火花地接通和断开被控电路的效果[10]。
固态继电器包括单相固态继电器和三相固态继电器多种类型。
对于单相固态继电器，其中两端为输入控制端，另外两端为输出受控端，如图3.6 所示。
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输入控制端输入电路输出电路输出控制端
图3.6 固态继电器模块示意图
如下图3.7 所示为三相固态继电器连接电路简图，本设计即采用三相固态继电器，负载即为加热管，输入信号为温度控制仪输出的信号。
三相电源输入信号源+INPUT_~~SSR3P~~~~负载
图3.7 三相固态继电器应用电路简图
不管是单相还是三相固态继电器，其功能都是相同的，都是当输入端有控制信号时，输出端从断开状态变为导通状态；当控制信号撤消后，输出端从导通状态变为断开状态，从而实现自动控制的功能
[13]
。
虽然固态继电器也存在一定的缺陷，但相比交流接触器来讲，能够更好的提高对温度的控制精度和稳定性。
固态继电器的优点主要包括其控制灵敏度高，不含机械运动，寿命高，可靠性强等方面，下表3-1中指出了固态继电器优缺点。
将原三相交流接触器替换成三相交流固态继电器，考虑到固态继电器的功耗和发热量，同时安装散热风扇，避免固态继电器的温度过高而影响控制功能。