一种基于热压成型机的控温系统及控温方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于热压成型机的控温系统，包括热压板、温度采集子系统、加热棒、降温子系统、控制器以及触摸显示屏。基于上述控温系统本发明专利技术还提供了一种基于热压成型机的控温方法。本发明专利技术利用最小二乘法、PID模糊算法、加热棒以及冷却液流道对热压成型的升降温进行精准控制。本发明专利技术解决了现有材料热压成型的升降温速率和升降温过程不可控的问题，优化了通过对温度的控制从而改变材料性质变化的可控性，提高了材料的利用率和可设计性，减少因升降温速率和升降温过程不可控的问题，而导致成型过程中材料因不确定的性质变化得到的劣质或不符合预期的成型产品。

A Temperature Control System and Method Based on Hot Press Molding Machine

【技术实现步骤摘要】
一种基于热压成型机的控温系统及控温方法
本专利技术属于塑料成型加工领域，尤其涉及一种基于热压成型机的控温系统及控温方法。
技术介绍
控温热压成型机主要针对热压成型的问题，通过控制需成型材料的所需温度，控制温度在一定条件下进行成型实验，现有的控温成型机大多数只可以控制设备达到颗粒材料熔点温度，颗粒材料经过融化、加压成型、降温达到模具已设定形状或性能的成型产品，在颗粒材料成型过程中，可控制变量为设备实际可达温度、压力大小等简单的变量，且升降温方式简单、粗暴，温度变化不可控，效果较差，不能得到优质的或符合设置预期的成型产品。如何通过稳定的升降温速率和通过程序控温，减少因升降温速率和升降温过程不可控的问题，而导致成型过程中材料因不确定的性质变化得到的劣质或不符合预期的成型产品，是本专利技术的重点。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于热压成型机的控温系统及控温方法解决了现在热压成型机在热压过程中升降温速率和升降温过程不可控的问题。为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：本方案提供一种基于热压成型机的控温系统，包括上下排布的两个热压板、分别与所述热压板连接的温度采集子系统、加热棒和降温子系统、与所述温度采集子系统连接的控制器以及与所述控制器连接的触摸显示屏，其中，所述控制器还分别与所述加热棒以及降温子系统连接。进一步地，所述加热棒位于所述热压板内，且每个热压板内均设置有5个加热棒。再进一步地，所述温度采集子系统包括温度传感器、与所述温度传感器连接的半桥单臂测量电桥以及与所述半桥单臂测量电桥连接的放大器，其中，所述温度传感器的数量为4个，且每个热压板上均设置有2个温度传感器，所述温度传感器的型号为Pt100铂电阻温度传感器；所述温度传感器通过三线制与所述半桥单臂测量电桥连接；所述放大器与所述控制器连接，所述放大器的型号为LM358运算放大器。再进一步地，所述降温子系统包括流量阀，以及与所述流量阀连接的冷却液流道，其中，所述流量阀与所述控制器连接；所述冷却液流道呈直通式的位于所述热压板内，每个热压板内均设置有5个冷却液流道，且与位于热压板内的加热棒上下交叉分布。再进一步地，所述控制器的型号采用型号为STM32F407ZGT6的单片机。基于上述控温系统，本专利技术还提供了一种基于热压成型机的控温方法，包括如下步骤：S1、利用最小二乘法将热压板的边缘温度T1与热压板的中间温度进行拟合，得到热压板的当前温度T；S2、通过触摸显示屏设置热压板的升温速率v1以及升温后的目标温度T2；S3、根据所述热压板的升温速率v1以及升温后的目标温度T2，控制热压板升温后的目标温度T2与热压板升温后的实时温度T3的差值在预设的温漂范围内漂移，进入保温状态；S4、通过触摸显示屏设置热压板的降温速率v2以及降温后的目标温度T4；S5、根据热压板的降温速率v2以及降温后的目标温度T4，控制热压板降温后的实时温度T6与所述降温后的目标温度T4的差值在预设的温漂范围内漂移，从而实现对热压成型机的控温。再进一步地，所述步骤S1包括如下步骤：S101、将温度传感器实时采集的热压板的温度，经半桥单臂测量电桥以及放大器处理得到热压板的模拟电压值；S102、将所述模拟电压值经控制器转换得到热压板的边缘温度T1，所述热压板的边缘温度T1的表达式如下：其中，U表示放大器输出的电压，Umin表示半桥单臂测量电桥以及放大器输出的电压下限，Umax表示半桥单臂测量电桥以及放大器输出的电压上限，Tmax表示半桥单臂测量电桥以及放大器的量程上限，Tmin表示半桥单臂测量电桥以及放大器的量程下限；S103、利用最小二乘法将热压板的边缘温度T1与热压板的中间参考温度进行拟合，得到热压板的当前温度T，所述热压板的当前温度T的表达式如下：T＝T7＝k×T1+b其中，T7表示热压板的中间参考温度，k表示热压板的中间参考温度与边缘温度的斜率，T1表示热压板的边缘温度，b表示热压板的中间参考温度的y轴的截距。再进一步地，所述步骤S3中包括如下步骤：S301、根据热压板升温后的目标温度T2，判断所述升温后的目标温度T2与热压板的当前温度T的差值是否小于10℃，若是，则进入步骤S303，反之，则进入步骤S302；S302、根据判断结果利用PID模糊算法加大加热棒的功率，关闭流量阀，并进入步骤S303；S303、根据所述热压板的升温速率v1利用PID模糊算法调整加热棒的功率以及流量阀的大小，将热压板的当前温度T升温至所述升温后的目标温度T2；S304、判断所述热压板升温后的目标温度T2与热压板升温后的实时温度T3的差值是否小于等于1℃，若是，则进入步骤S305，反之，则进入步骤S306；S305、根据步骤S303中加热棒的功率以及流量阀的大小对加热棒的功率以及流量阀的大小进行调整，控制所述热压板升温后的目标温度T2与热压板升温后的实时温度T3的差值在预设的温漂范围内漂移，进入保温状态，并进入步骤S4，所述预设的温漂范围为：-1℃≤T2-T3≤+1℃S306、通过PID模糊算法加大加热棒的功率，并通过流量阀降低冷却液流道中冷却液的流速，将热压板升温后的实时温度T3升温至所述升温后的目标温度T2，并返回步骤S304。再进一步地，所述步骤S5中包括如下步骤：S501、根据所述热压板降温后的目标温度T4，判断所述热压板的当前温度T5与降温后的目标温度T4的差值是否小于10℃，若是，则进入步骤S503，反之，则进入步骤S502；S502、根据判断结果利用PID模糊算法加大流量阀的流量，关闭加热棒的加热功率，并进入步骤S503；S503、根据所述热压板的降温速率v2利用PID模糊算法调整加热棒的加热功率以及流量阀的大小，将热压板的当前温度T5降温至所述降温后的目标温度T4；S504、判断所述热压板降温后的实时温度T6与所述降温后的目标温度T4的差值是否小于等于1℃，若是，则进入步骤S505，反之，则进入步骤S506；S505、根据步骤S503中加热棒的功率以及流量阀的大小对加热棒的功率以及流量阀的大小进行调整，控制热压板降温后的实时温度T6与所述降温后的目标温度T4的差值在预设的温漂范围内漂移，所述预设的温漂范围为：-1℃≤T6-T4≤+1℃其中，T6表示热压板降温后的实时温度T6，T4表示热压板降温后的目标温度；S506、通过PID模糊算法降低加热棒的加热功率，并通过流量阀加大冷却液流道中冷却液的流速，将热压板降温后的实时温度T6降温至所述降温后的目标温度T4，并返回步骤S504，从而实现对热压成型机的热压控温。再进一步地，所述步骤S2中的升温速率v1包括5个档位，其分别为：10℃/min、15℃/min、20℃/min、30℃/min和35℃/min；所述步骤S4中的降温速率v2包括5个档位，其分别为：50℃/min、40℃/min、30℃/min、20℃/min和5℃/min。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术通过控温系统的设计，以及利用最小二乘法、PID模糊算法、加热棒以及冷却液流道对热压成型的升降温进行精准控制，实现聚合物热压成型过程中微观结构和宏观性能的调控，解决了现有材料热压成型的升降温速率和升降温过程不可控的问题，优化了通过对温度的控制改变材料性质变化的可控性，提高了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热压成型机的控温系统，其特征在于，包括上下排布的两个热压板、分别与所述热压板连接的温度采集子系统、加热棒和降温子系统、与所述温度采集子系统连接的控制器以及与所述控制器连接的触摸显示屏，其中，所述控制器还分别与所述加热棒以及降温子系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于热压成型机的控温系统，其特征在于，包括上下排布的两个热压板、分别与所述热压板连接的温度采集子系统、加热棒和降温子系统、与所述温度采集子系统连接的控制器以及与所述控制器连接的触摸显示屏，其中，所述控制器还分别与所述加热棒以及降温子系统连接。2.根据权利要求1所述的基于热压成型机的控温系统，其特征在于，所述加热棒位于所述热压板内，且每个热压板内均设置有5个加热棒。3.根据权利要求1所述的基于热压成型机的控温系统，其特征在于，所述温度采集子系统包括温度传感器、与所述温度传感器连接的半桥单臂测量电桥以及与所述半桥单臂测量电桥连接的放大器，其中，所述温度传感器的数量为4个，且每个热压板上均设置有2个温度传感器，所述温度传感器的型号为Pt100铂电阻温度传感器；所述温度传感器通过三线制与所述半桥单臂测量电桥连接；所述放大器与所述控制器连接，所述放大器的型号为LM358运算放大器。4.根据权利要求1所述的基于热压成型机的控温系统，其特征在于，所述降温子系统包括流量阀，以及与所述流量阀连接的冷却液流道，其中，所述流量阀与所述控制器连接；所述冷却液流道呈直通式的位于所述热压板内，每个热压板内均设置有5个冷却液流道，且与位于热压板内的加热棒上下交叉分布。5.根据权利要求1所述的基于热压成型机的控温系统，其特征在于，所述控制器的型号采用型号为STM32F407ZGT6的单片机。6.一种基于热压成型机的控温方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、利用最小二乘法将热压板的边缘温度T1与热压板的中间温度进行拟合，得到热压板的当前温度T；S2、通过触摸显示屏设置热压板的升温速率v1以及升温后的目标温度T2；S3、根据所述热压板的升温速率v1以及升温后的目标温度T2，控制热压板升温后的目标温度T2与热压板升温后的实时温度T3的差值在预设的温漂范围内漂移，进入保温状态；S4、通过触摸显示屏设置热压板的降温速率v2以及降温后的目标温度T4；S5、根据热压板的降温速率v2以及降温后的目标温度T4，控制热压板降温后的实时温度T6与所述降温后的目标温度T4的差值在预设的温漂范围内漂移，从而实现对热压成型机的控温。7.根据权利要求6所述的基于热压成型机的控温方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：S101、将温度传感器实时采集的热压板的温度，经半桥单臂测量电桥以及放大器处理得到热压板的模拟电压值；S102、将所述模拟电压值经控制器转换得到热压板的边缘温度T1，所述热压板的边缘温度T1的表达式如下：其中，U表示放大器输出的电压，Umin表示半桥单臂测量电桥以及放大器输出的电压下限，Umax表示半桥单臂测量电桥以及放大器输出的电压上限，Tmax表示半桥单臂测量电桥以及放大器的量程上限，Tmin表示半桥单臂测量电桥以及放大器的量程下限；S103、利用最小二乘法将热压板的边缘温度T1与热压板的中间参考温度进行拟合，得到热压板的当前温度T，所述热压板的当前温度T的表达式如下：T＝T7＝k×T1+b其中，T7表示热压板的中间参考温度，k表示热压板的中间参考温度与边缘温度的斜率，T1表示热压板的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩锐，李军民，廖海涛，杜庆龙，彭必友，李光照，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51