本發明涉及一種控制電加熱爐爐溫的實驗裝置及方法，屬于工業計算機控制領域。
背景技術：
理工類大學在計算機控制技術、電力電子技術等自動化、測控等相關專業的高年級專業課程的教學中一般理論知識比較深奧，由于缺少相關原理的針對性的實驗裝置，學生學習過程中普遍感覺比較抽象，難以理解其中的原理，只好死記硬背，學習效果欠佳，目前雖有其它實驗設備輔助教學，但針對性不強，而且存在設備功能復雜，集成程度高，價格特別昂貴等問題，一般都很難大規模推廣，普遍存在教學實驗設備嚴重不足、難以開展深入的實訓教學等問題。
技術實現要素：
為讓學生直觀形象理解自動控制原理，加深對計算機控制、集散控制、電力電子技術、通訊協議等課程的相關理論的理解，本發明采用了工控模塊、傳感器、電腦、可控硅等控制溫度裝置搭建了一種控制電加熱爐爐溫的實驗裝置，同時提供了一種采用控制電加熱爐爐溫的實驗裝置控制電加熱爐爐溫的方法。
本發明的技術方案是：一種控制電加熱爐爐溫的實驗裝置，包括工業實驗爐1、鎧裝k型熱電偶2、wp-c80的溫度變送器3、輸入模塊adam4017+、轉換模塊adam4520、輸出模塊adam4024、電腦7、雙向可控硅8和可控硅調壓器9；
所述工業實驗爐1中插入鎧裝k型熱電偶2，鎧裝k型熱電偶2與wp-c80的溫度變送器3連接，wp-c80的溫度變送器3接著與輸入模塊adam4017+連接，輸入模塊adam4017+分別連接轉換模塊adam4520、輸出模塊adam4024，轉換模塊adam4520連接輸出模塊adam4024、電腦7，輸出模塊adam4024通過可控硅調壓器9連接雙向可控硅8，雙向可控硅8再與工業實驗爐1連接。
一種控制電加熱爐爐溫的方法，所述鎧裝k型熱電偶2插入工業實驗爐1中進行測溫，然后將測量的溫度信號接入到wp-c80的溫度變送器3中的輸入口，wp-c80的溫度變送器3將變送后的信號輸出到輸入模塊adam4017+中的一個通道內，輸入模塊am4017+4再將處理后的信號輸出接到轉換模塊adam4520，經過信號轉換后再通過通訊線接到電腦7的串口中，電腦7中安裝了工控軟件wonderware公司的intouch和incontrol軟件以及modbus通訊協議：在intouch軟件平臺上通過調用modbus通訊協議將實際溫度t1讀出并顯示在電腦7顯示屏上；incontrol軟件直接調用內部的pid控制模塊，將實際溫度t1與設定溫度t2一起輸入到pid控制模塊的輸入端，pid控制模塊處理后通過串口輸出信號到轉換模塊adam4520，轉換模塊adam4520將rs232信號轉換成rs-485信號，再送到輸出模塊adam4024中，輸出模塊adam4024將信號處理后送到可控硅調壓器9中，由可控硅調壓器9將控制信號輸出到雙向可控硅8，控制信號調節雙向可控硅8的導通角，導通角控制工業實驗爐1中的電阻絲的電壓，電壓的不同，加熱的溫度就不同，從而實現了溫度的控制。
本發明的工作原理是：
（1）熱電偶的測量溫度原理是熱電偶的賽貝克效應，（2）wp-c80是由單片機為主的智能儀表，可以實現溫度毫伏信號變送成0－5v的標準信號，（3）數據采集模塊adam4017+的工作原理主要是模擬量變換成數字信號，（4）rs232轉rs485模塊adam4520電平轉換，變成電腦的二進制信號，adam4024是基于數字量轉換成模擬量的模塊。（5）電腦輸出控制信號給執行器，通過控制雙向可控硅的導通角可以實現溫度的精確控制，以上原理共同實現了溫度控制。
本發明的有益效果是：控溫精度高，操作簡單；成本低，性價比高；平臺形象、直觀有助于提高學生專業課學習興趣；通過該裝置可以有效地實現對電加熱爐爐溫的控制。
附圖說明
圖1是本發明結構示意圖；
圖中各標號：1-工業實驗爐、2-鎧裝k型熱電偶、3-wp-c80的溫度變送器、4-輸入模塊adam4017+、5-轉換模塊adam4520、6-輸出模塊adam4024、7-電腦、8-雙向可控硅、9-可控硅調壓器。
具體實施方式
實施例1：如圖1所示，一種控制電加熱爐爐溫的實驗裝置，在運行本裝置之前須完成下面的準備工作：
（1）軟件組態：先安裝好i/o驅動程序，在驅動程序中實現對模塊的地址、量程、奇偶校驗波特率、使用協議、選擇輸出類型及通道等的設置。然后用wonderwarefactorysuit子菜單中的i/oservice的子菜單中的modiconmodbus選項完成對adam-4017+，adam-4024和adam-4520三個主題名的定義。之后在incontrol中新建一個名叫pid的工程并設置相關輸入輸出信息，最后對turning、alarm、general，processvariable，setpoint，output和about六個屬性進行設置，完成組態。
（2）硬件聯機：分別將各種設備上電，并用串口線接到電腦上com1，運行研華公司的adam管理器軟件分別對幾個模塊進行通訊連接，連接成功表明下位機和上位機能正常通迅，可以正常使用。將adam4000管理器關閉以后，再調用modbus通信協議。爐溫經wrn-k型熱電偶檢驗出來，經過變送器轉變成0－5v電壓信號，通過adam-4017+采集數據送入計算機，將實際的值與設定值進行比較后，計算機調用控制算法模塊后將輸出信號輸出到adam-4024，模塊再將輸出控制信號到可控硅調壓器（執行器），控制晶閘管的導通角的大小來控制爐溫。
(3)軟硬件的聯調：在硬件和軟件都調試好的基礎之上，要把這兩個部分放在一起進行最后的調試，運行模擬量輸入通道功能，系統能夠采集到爐的實時溫度值，并且與wp-c80的溫度變送器顯示的數值相符。再進入模擬量輸出通道模塊，設置控制算法的控制參數值，運行程序，看能否調節jkh-2c移相觸發器/調節器的開度，從而改變晶閘管的導通角，達到控制爐溫大小的目的。可以觀察到，隨著控制算法模塊的輸出值大小的改變，移相觸發器光柱的大小也隨之改變，再控制可控硅的導通的程度，最后達到控制溫度的目的。
一種控制電加熱爐爐溫的實驗裝置，包括工業實驗爐1、鎧裝k型熱電偶2、wp-c80的溫度變送器3、輸入模塊adam4017+、轉換模塊adam4520、輸出模塊adam4024、電腦7、雙向可控硅8和可控硅調壓器9；
所述工業實驗爐1中插入鎧裝k型熱電偶2，鎧裝k型熱電偶2與wp-c80的溫度變送器3連接，wp-c80的溫度變送器3接著與輸入模塊adam4017+連接，輸入模塊adam4017+分別連接轉換模塊adam4520、輸出模塊adam4024，轉換模塊adam4520連接輸出模塊adam4024、電腦7，輸出模塊adam4024通過可控硅調壓器9連接雙向可控硅8，雙向可控硅8再與工業實驗爐1連接。
一種控制電加熱爐爐溫的方法，所述鎧裝k型熱電偶2插入工業實驗爐1中進行測溫，然后將測量的溫度信號接入到wp-c80的溫度變送器3中的輸入口，wp-c80的溫度變送器3將變送后的信號輸出到輸入模塊adam4017+中的一個通道內，輸入模塊am4017+4再將處理后的信號輸出接到轉換模塊adam4520，經過信號轉換后再通過通訊線接到電腦7的串口中，電腦7中安裝了工控軟件wonderware公司的intouch和incontrol軟件以及modbus通訊協議：在intouch軟件平臺上通過調用modbus通訊協議將實際溫度t1讀出并顯示在電腦7顯示屏上；incontrol軟件直接調用內部的pid控制模塊，將實際溫度t1與設定溫度t2一起輸入到pid控制模塊的輸入端，pid控制模塊處理后通過串口輸出信號到轉換模塊adam4520，轉換模塊adam4520將rs232信號轉換成rs-485信號，再送到輸出模塊adam4024中，輸出模塊adam4024將信號處理后送到可控硅調壓器9中，由可控硅調壓器9將控制信號輸出到雙向可控硅8，控制信號調節雙向可控硅8的導通角，導通角控制工業實驗爐1中的電阻絲的電壓，電壓的不同，加熱的溫度就不同，從而實現了溫度的控制。
上面結合附圖對本發明的具體實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。