热缩炉的温度控制与故障诊断
目录
引言 1
一丶设备概述 2
（一）设备主要用途 2
（二）设备加热方式 3
二、操作面板 4
三、温度控制系统 5
（一）单片机控制原理 5
（二）温度采集 5
（三）热电势放大电路 7
（四）模数转换 7
（五）报警原理及液晶显示 8
（六）温度控制 9
（七）加热时间控制 9
四、一般故障诊断 10
（一）输送定子问题 10
（二）未加热问题 11
（三）未报警问题 13
（四）显示温度偏低 13
（五）显示温度变化频繁 14
总结 15
谢辞 16
参考文献 17
引言
热缩炉是定子生产线上的重要一环，主要对铜线接头的绝缘套进行热缩，热缩需要合适的温度，温度太高会破坏绝缘套，太低达不到热缩效果。本人在艾默生环境优化技术有限公司主要进行设备维修保养，通过对设备的观察，发现热缩炉的温度控制主要利用单片机系统，所以本次论文首先对热缩炉对温度的要求进行了说明，然后对热缩炉的智能温控系统进行了详细说明，包括对所用的单片机、传感器以及程序的设计及解释说明，论文的指导思想是通过单片机系统达到热缩炉温度控制的自动化，意义是通过对热缩炉温控系统的研究，更加深入的了解了热缩炉设备的构造，对电路、单片机应用及传感器应用等相关知识，有了更加深入的理解和应用，同时巩固了大学所学的知识，提高了实践运用能力。
一丶设备概述
（一）设备主要用途
热缩炉具有自动监测与控制温度的功能，应用于定子产品绝缘套的热收缩。由于产品对 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
温度有着严格的要求，所以要对温度有着准确的控制。定子产品从流水线经过热缩炉，热缩炉要保持恒温，以达到热缩的目的，同时加热时间不能过长，否则会损坏定子。热缩炉是定子生产线上的重要一环，绝缘套保护着定子线圈与保护器接线盒的连接接头，可以避免接头发生氧化，降低电机的使用寿命，同时绝缘套也是避免接头之间或者接头与线圈之间发生短路，烧坏电机。绝缘套不热缩，会松掉，而且起不到保护定子的作用。所以，定子的生产离不开热缩炉，更要保证热缩炉的温度变化在合理范围内，才能生产出合格的产品。系统要求热缩炉恒温,并且在开工后短时间内上升到所需温度，由于热缩炉一直处于高温状态，为避免火灾，休息、下班期间必须关闭，如果没有较快的升温速度，不能满足正常的生产，还需要热缩炉有良好的稳定性，保证温度变化的误差很小。本文介绍的热缩炉如图1-1所示。
图1-1 热缩炉
图1-2 定子经过热缩炉
（二）设备加热方式
本热收缩炉使用的是陶瓷加热器（如图1-3所示），陶瓷加热器有热阻小、热转换效率高的优点，是一种电加热器。陶瓷加热器是用较高绝缘耐火的陶瓷穿上电阻丝，再用不锈钢皮作外壳，经过绞制成型，只要通上电，就开始加热工作。陶瓷加热器升温快并且稳定30秒可达500摄氏度。陶瓷加热器不会外泄温度，对电能有一定程度的节省、降低成本，相对来说比较安全。用手触摸外罩不会烫手。传热快,发热均匀、工作稳定。陶瓷电加热器具有较高的功率，采用陶瓷条穿丝的方式，其功率是普通电热丝的0.5-1.5倍；制作陶瓷散热器的原材料在高温下不易氧化，所以产品使用寿命长。
图1-3 陶瓷加热器
二、操作面板
操作面板上有温度显示表、加热开启/停止按钮、链轮开启/停止按钮；加热按钮用来启动加热，链轮按钮控制链轮的转动，达到输送定子、控制加热时间的目的。如图2-1所示。
图2-1 操作面板
显示面板如图2-2所示
图2-2 显示面板
操作面板由数显示屏和温度设定按钮组成，显示屏显示温度的实时值和设定值，未生产时，上面实时温度区域显示当前室内温度为25摄氏度，底部363摄氏度为与设定的生产所需温度，当机器开始运作时，单片机控制的加热系统快速让热缩炉升到设定温度，并维持在这一温度附近，误差正负2摄氏度。按钮用来设定温度，图中最右边向上箭头的按钮表示温度加，提高温度时所按按钮，右边第二个按钮为温度减小按钮，左边第二个按钮为温度重设按钮，此按钮可以将预设温度归零，重新设置新的温度。单片机的输入输出口可以作为输入也可以作为输出使用，若按键使用的是单片机的输入功能，按键一端与单片机的输入输出口相连，另一端接地，先给输入输出口一个高电平，用程序控制单片机循环检测该输入输出口有没有变成低电平，按键闭合，就意味着此I/O口通过按键接地，成了低电平，证明该按键已被按下，单片机执行相应的指令。设置温度可以利用按键输入，键盘有复位键，功能设定键，加减键。这四个功能是最常用的，并且单片机的接口得到了合适的应用。
三、温度控制系统
（一）单片机控制原理
单片机温度控制系统的设计包括：单片机控制电路、驱动电路、晶闸管电路、反馈电路、被控对象。其原理是：将温度设为所需要定值和温度反馈值即传感器采集的温度的数据同时传送到控制电路，经过计算处理输出量，驱动电路得到输出量，输出特定电压，完成陶瓷集热器的加热，让热缩炉的温度达到设定量。当出现异常时，蜂鸣器报警。原理图如3-1所示。
图3-1 控制系统结构图
（二）温度采集
热缩炉温度监测使用了k型镍铬-镍硅热电偶，在接触式测量温度的传感器中，热电偶是一种得到了广泛应用的热电式传感器。热电偶的有点包括结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、热响应时间快、耐压性能好、惯性小和输出信号便于远传等。在热电偶的不同种类中，K型镍铬-镍硅热电偶又有着具有良好的线性度、较大的热电动势、检测灵敏度高、性质稳定等优点。热电偶是一种有源传感器，测量时不需要像其他需要外接电源的传感器，不外接电源即可使用，热电偶常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。
图3-5 报警模块
液晶(LCD)显示器能耗低、轻薄稳定、无辐射。液晶这种物质不仅有液体的流动性而且具有晶体的光学特性，液晶的表现颜色和透明度会受到电场的影响。点阵图形式的液晶显示器是由?M?行×N?列个显示单元组成。屏上的显示单元和显示随机存取存储区的字节是相对应的，屏上相应位置的亮暗和每一个字节的内容是对应的。1为点亮状态，0为熄灭状态。LCD显示屏与单片机连接电路，单片机与液晶显示模块接口之间的通信，采用间接访问的方式。间接控制方式是将液晶显示模块的内置控制器与单片机系统中某个并行I/O接口连接。如图3-6所示
图3-6 LCD屏与单片机电路
引言 1
一丶设备概述 2
（一）设备主要用途 2
（二）设备加热方式 3
二、操作面板 4
三、温度控制系统 5
（一）单片机控制原理 5
（二）温度采集 5
（三）热电势放大电路 7
（四）模数转换 7
（五）报警原理及液晶显示 8
（六）温度控制 9
（七）加热时间控制 9
四、一般故障诊断 10
（一）输送定子问题 10
（二）未加热问题 11
（三）未报警问题 13
（四）显示温度偏低 13
（五）显示温度变化频繁 14
总结 15
谢辞 16
参考文献 17
引言
热缩炉是定子生产线上的重要一环，主要对铜线接头的绝缘套进行热缩，热缩需要合适的温度，温度太高会破坏绝缘套，太低达不到热缩效果。本人在艾默生环境优化技术有限公司主要进行设备维修保养，通过对设备的观察，发现热缩炉的温度控制主要利用单片机系统，所以本次论文首先对热缩炉对温度的要求进行了说明，然后对热缩炉的智能温控系统进行了详细说明，包括对所用的单片机、传感器以及程序的设计及解释说明，论文的指导思想是通过单片机系统达到热缩炉温度控制的自动化，意义是通过对热缩炉温控系统的研究，更加深入的了解了热缩炉设备的构造，对电路、单片机应用及传感器应用等相关知识，有了更加深入的理解和应用，同时巩固了大学所学的知识，提高了实践运用能力。
一丶设备概述
（一）设备主要用途
热缩炉具有自动监测与控制温度的功能，应用于定子产品绝缘套的热收缩。由于产品对 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
温度有着严格的要求，所以要对温度有着准确的控制。定子产品从流水线经过热缩炉，热缩炉要保持恒温，以达到热缩的目的，同时加热时间不能过长，否则会损坏定子。热缩炉是定子生产线上的重要一环，绝缘套保护着定子线圈与保护器接线盒的连接接头，可以避免接头发生氧化，降低电机的使用寿命，同时绝缘套也是避免接头之间或者接头与线圈之间发生短路，烧坏电机。绝缘套不热缩，会松掉，而且起不到保护定子的作用。所以，定子的生产离不开热缩炉，更要保证热缩炉的温度变化在合理范围内，才能生产出合格的产品。系统要求热缩炉恒温,并且在开工后短时间内上升到所需温度，由于热缩炉一直处于高温状态，为避免火灾，休息、下班期间必须关闭，如果没有较快的升温速度，不能满足正常的生产，还需要热缩炉有良好的稳定性，保证温度变化的误差很小。本文介绍的热缩炉如图1-1所示。
图1-1 热缩炉
图1-2 定子经过热缩炉
（二）设备加热方式
本热收缩炉使用的是陶瓷加热器（如图1-3所示），陶瓷加热器有热阻小、热转换效率高的优点，是一种电加热器。陶瓷加热器是用较高绝缘耐火的陶瓷穿上电阻丝，再用不锈钢皮作外壳，经过绞制成型，只要通上电，就开始加热工作。陶瓷加热器升温快并且稳定30秒可达500摄氏度。陶瓷加热器不会外泄温度，对电能有一定程度的节省、降低成本，相对来说比较安全。用手触摸外罩不会烫手。传热快,发热均匀、工作稳定。陶瓷电加热器具有较高的功率，采用陶瓷条穿丝的方式，其功率是普通电热丝的0.5-1.5倍；制作陶瓷散热器的原材料在高温下不易氧化，所以产品使用寿命长。
图1-3 陶瓷加热器
二、操作面板
操作面板上有温度显示表、加热开启/停止按钮、链轮开启/停止按钮；加热按钮用来启动加热，链轮按钮控制链轮的转动，达到输送定子、控制加热时间的目的。如图2-1所示。
图2-1 操作面板
显示面板如图2-2所示
图2-2 显示面板
操作面板由数显示屏和温度设定按钮组成，显示屏显示温度的实时值和设定值，未生产时，上面实时温度区域显示当前室内温度为25摄氏度，底部363摄氏度为与设定的生产所需温度，当机器开始运作时，单片机控制的加热系统快速让热缩炉升到设定温度，并维持在这一温度附近，误差正负2摄氏度。按钮用来设定温度，图中最右边向上箭头的按钮表示温度加，提高温度时所按按钮，右边第二个按钮为温度减小按钮，左边第二个按钮为温度重设按钮，此按钮可以将预设温度归零，重新设置新的温度。单片机的输入输出口可以作为输入也可以作为输出使用，若按键使用的是单片机的输入功能，按键一端与单片机的输入输出口相连，另一端接地，先给输入输出口一个高电平，用程序控制单片机循环检测该输入输出口有没有变成低电平，按键闭合，就意味着此I/O口通过按键接地，成了低电平，证明该按键已被按下，单片机执行相应的指令。设置温度可以利用按键输入，键盘有复位键，功能设定键，加减键。这四个功能是最常用的，并且单片机的接口得到了合适的应用。
三、温度控制系统
（一）单片机控制原理
单片机温度控制系统的设计包括：单片机控制电路、驱动电路、晶闸管电路、反馈电路、被控对象。其原理是：将温度设为所需要定值和温度反馈值即传感器采集的温度的数据同时传送到控制电路，经过计算处理输出量，驱动电路得到输出量，输出特定电压，完成陶瓷集热器的加热，让热缩炉的温度达到设定量。当出现异常时，蜂鸣器报警。原理图如3-1所示。
图3-1 控制系统结构图
（二）温度采集
热缩炉温度监测使用了k型镍铬-镍硅热电偶，在接触式测量温度的传感器中，热电偶是一种得到了广泛应用的热电式传感器。热电偶的有点包括结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、热响应时间快、耐压性能好、惯性小和输出信号便于远传等。在热电偶的不同种类中，K型镍铬-镍硅热电偶又有着具有良好的线性度、较大的热电动势、检测灵敏度高、性质稳定等优点。热电偶是一种有源传感器，测量时不需要像其他需要外接电源的传感器，不外接电源即可使用，热电偶常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。
图3-5 报警模块
液晶(LCD)显示器能耗低、轻薄稳定、无辐射。液晶这种物质不仅有液体的流动性而且具有晶体的光学特性，液晶的表现颜色和透明度会受到电场的影响。点阵图形式的液晶显示器是由?M?行×N?列个显示单元组成。屏上的显示单元和显示随机存取存储区的字节是相对应的，屏上相应位置的亮暗和每一个字节的内容是对应的。1为点亮状态，0为熄灭状态。LCD显示屏与单片机连接电路，单片机与液晶显示模块接口之间的通信，采用间接访问的方式。间接控制方式是将液晶显示模块的内置控制器与单片机系统中某个并行I/O接口连接。如图3-6所示
图3-6 LCD屏与单片机电路
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