用于控制加热器的控制系统技术方案

本公开涉及一种用于控制加热器系统的控制系统。控制系统包括多个区域控制电路、至少两个辅助控制器、以及主控制器。区域控制电路可操作以向加热器系统的多个加热器区域提供功率并感测区域的性能特性。辅助控制器耦接到多个区域控制电路，以控制到多个区域的功率，并基于性能特性来监测加热器区域的操作。主控制器耦接到辅助控制器并且被配置成基于性能特性为加热器区域中的每一个提供操作设定点。辅助控制器基于操作设定点来操作区域控制电路以向加热器系统供电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制加热器的控制系统相关申请的交叉引用本申请要求于2018年3月8日提交的美国临时申请号62/640,143的权益和优先权。上述申请的内容通过引用整体并入本文。
本公开涉及用于控制具有带有功率感测控制的加热器的热系统的系统和/或方法。
技术介绍
本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。电阻加热器用于各种应用中以向目标和/或环境提供热量。例如，这样的电阻加热器包括但不限于：筒式加热器、流体管线加热器(fluidlineheater)或其它合适的加热器。控制系统通常控制电阻加热器的功率以调节加热器产生的热量。在一些应用中，控制系统是闭环系统，其从监测电阻加热器的性能的离散传感器接收反馈数据。虽然离散传感器提供数据以微调电阻加热器的控制，但是传感器可能占据空间并且增加整个热系统的复杂性。本公开解决了这些和其他问题。
技术实现思路
本部分提供了本公开的一般概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。在一种形式中，本公开涉及一种控制系统，其包括多个区域控制电路、至少两个辅助控制器、以及主控制器。多个区域控制电路可操作以向加热器系统的多个加热器区域提供功率并感测区域的性能特性。辅助控制器耦接到多个区域控制电路。辅助控制器基于性能特性控制到多个区域的功率并监测加热器区域的操作。主控制器耦接到辅助控制器，并且被配置成基于性能特性为加热器区域中的每一个提供操作设定点。辅助控制器基于操作设定点操作区域控制电路以向加热器系统供电。在另一种形式中，辅助控制器中的每一个包括功率控制器和传感器控制器。每个功率控制器和每个传感器控制器耦接到主控制器，并且传感器控制器彼此耦接并且耦接到多个区域控制电路中的每一个。在一个变型中，每个功率控制器耦接到与另一个功率控制器不同的一组区域控制电路。在又一种形式中，控制系统还包括电源开关，其可操作以将电源与控制系统耦接和断开。在一个变型中，主控制器和辅助控制器耦接到电源开关。主控制器和辅助控制器中的每一个被配置成执行至少一个诊断，并且主控制器和辅助控制器中的每一个被配置成基于至少一个诊断来操作电源开关。在一种形式中，每个区域控制电路包括向加热器区域提供功率的功率模块和测量加热器区域的电特性的传感器模块。在一种变型中，传感器模块中的每一个耦接到辅助控制器中的两者，并且成组地提供功率模块，使得每一组功率模块耦接到与另一组功率模块不同的辅助控制器。在另一种形式中，辅助控制器中的每一个被配置成基于性能特性执行诊断以确定每个区域是否在限定的操作参数内操作，并且辅助控制器交换诊断的结果以执行诊断验证检查。在又一种形式中，辅助控制器从区域控制电路接收电特性，并且基于电特性计算性能特性、执行诊断、或者计算性能特性和执行诊断两者。在一种形式中，热系统包括本文所述的控制系统和加热器系统，该加热器系统包括限定多个区域的多个电阻加热元件。多个电阻加热元件中的每一个都耦接到控制系统并具有功率感测能力，使得控制系统提供功率并测量电阻加热元件的性能特性。在一种形式中，本公开涉及一种控制系统，其包括多个区域控制电路、至少两个辅助控制器、主控制器和电源开关。多个区域控制电路可操作以向加热器系统的多个区域提供功率并测量区域的电特性。辅助控制器耦接到多个区域控制电路以控制到加热器系统的区域的功率。辅助控制器基于电特性测量加热器系统的性能特性，并且基于电特性执行至少一个诊断。主控制器耦接到辅助控制器，并且基于加热器系统的性能特性提供用于加热器的区域中的每一个的操作设定点。电源开关耦接到主控制器和辅助控制器中的每一个，其中电源开关可操作以将电源与控制系统耦接和断开。在另一种形式中，主控制器执行一个或多个诊断以检测异常性能，并且响应于检测到异常性能而操作电源开关以将电源从控制系统断开。在又一种形式中，辅助控制器彼此耦接，并且辅助控制器中的每一个与其他辅助控制器交换结果以执行诊断验证检查。在一种形式中，区域控制电路中的每一个包括控制到区域的功率的功率模块和测量区域的电特性的传感器模块。在一种变型中，传感器模块中的每一个耦接到辅助控制器中的两者，并且成组地提供功率模块，使得每一组功率模块耦接到与另一组功率模块不同的辅助控制器。在另一种变型中，每个功率模块包括功率转换器，该功率转换器由来自至少两个辅助控制器中的辅助控制器可操作以向加热器系统的区域提供功率。在又一种变型中，每个传感器模块被配置成测量电压、电流或其组合作为该区域的电特性。在另一种变型中，辅助控制电路中的每一个被配置成基于来自传感器模块的电特性来计算区域的温度。从本文提供的描述中，进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅用于说明目的，而非旨在限制本公开的范围。附图说明为了可以很好地理解本公开，现在将参考附图描述其以示例方式给出的各种形式，其中：图1是根据本公开的具有控制系统的热系统的框图；图2是具有温度感测功率引脚的筒式加热器的示例；图3是用于控制具有六个加热区域的加热器系统的控制系统的框图；以及图4是控制系统的区域控制电路的框图。本文描述的附图仅用于说明目的，而不旨在以任何方式限制本公开的范围。具体实施方式以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解，在所有附图中，对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。一种热系统，包括具有多个电阻加热元件的加热器系统，以及控制系统，该控制系统控制加热器系统的操作，从向电阻加热元件提供可调功率到执行系统诊断。作为闭环控制的一部分，离散温度传感器围绕热系统设置以测量各种性能特性，例如温度、电压、电流、电阻等。这些离散传感器会增加控制系统的尺寸、成本和复杂性，因为每个传感器都需要到控制系统的专用输入/输出接口(例如，端口、引脚等)。加热器系统可具有功率感测能力，以允许控制系统提供功率并测量加热器系统的性能特性，而不使用离散传感器。这可以减少离散传感器的数量，但是离散传感器仍然用于验证从加热器系统获得的测量。本公开涉及一种控制系统，其具有传感器诊断能力，用于验证加热器系统的测量，并且在检测到异常性能的情况下执行保护措施。如本文所述，控制系统包括用于限定每个电阻加热元件的功率水平的主控制器，以及至少两个辅助控制器，其向电阻加热元件提供功率并测量加热器系统的性能特性。每个辅助控制器与其他辅助控制器共享它们的数据，作为测量验证或换而言之认证检查的一部分。在这种情况下，测量之间的差异是专用的，则辅助控制器通知主控制器和/或执行保护措施，例如中断到加热器系统的功率。另外，每个辅助控制器执行一个或多个诊断以检查加热器系统的性能。在异常性能的情况下，辅助控制器可以执行保护措施以保护热系统。此外，辅助控制器向主控制器提供性能特性，主控制器进一步验证计算，并且执行一个或多个诊断以检测异常性能。因此，控制系统具有至少两层保护以监测加热器系统的性能以及控制系统本身。参考图1，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制系统，包括：/n多个区域控制电路，其可操作以向加热器系统的多个加热器区域提供功率以及感测所述区域的性能特性；/n至少两个辅助控制器，其耦接到所述多个区域控制电路，其中所述辅助控制器控制到所述多个区域的功率，以及基于所述性能特性来监测所述加热器区域的操作；以及/n主控制器，其耦接到所述辅助控制器，所述主控制器被配置成基于所述性能特性为所述加热器区域中的每一个提供操作设定点，其中所述辅助控制器基于所述操作设定点来操作所述区域控制电路以向所述加热器系统供应功率。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180308 US 62/640,1431.一种控制系统，包括：
多个区域控制电路，其可操作以向加热器系统的多个加热器区域提供功率以及感测所述区域的性能特性；
至少两个辅助控制器，其耦接到所述多个区域控制电路，其中所述辅助控制器控制到所述多个区域的功率，以及基于所述性能特性来监测所述加热器区域的操作；以及
主控制器，其耦接到所述辅助控制器，所述主控制器被配置成基于所述性能特性为所述加热器区域中的每一个提供操作设定点，其中所述辅助控制器基于所述操作设定点来操作所述区域控制电路以向所述加热器系统供应功率。


2.根据权利要求1所述的控制系统，其中：
所述辅助控制器中的每一个包括功率控制器和传感器控制器，
每个功率控制器和每个传感器控制器耦接到所述主控制器，以及
所述传感器控制器彼此耦接以及耦接到所述多个区域控制电路中的每一个。


3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，每个功率控制器耦接到与另一功率控制器不同的一组区域控制电路。


4.根据权利要求1所述的控制系统，还包括电源开关，所述电源开关可操作以将电源与所述控制系统耦接和断开。


5.根据权利要求4所述的控制系统，其中：
所述主控制器和所述辅助控制器耦接到所述电源开关，
所述主控制器和所述辅助控制器中的每一个被配置成执行至少一个诊断，以及
所述主控制器和所述辅助控制器中的每一个被配置成基于所述至少一个诊断来操作所述电源开关。


6.根据权利要求4所述的控制系统，其中，所述主控制器执行一个或多个诊断以检测异常性能，以及响应于检测到所述异常性能而操作所述电源开关以将所述电源从所述控制系统断开。


7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述区域控制电路中的每...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·莱姆克，马丁·可利，威廉·博林格，斯坦顿·H·布赖特洛，亚当·基德尼，库尔特·彼得森，詹姆斯·昂特热，
申请(专利权)人：沃特洛电气制造公司，
类型：发明
国别省市：美国;US