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宇電儀表在恒溫恒濕箱中的應用

2009/12/23 0:00:00

一、概述

恒溫恒濕箱主要是針對于電工、電子產(chǎn)品元器件，及其它材料在高溫、低溫、濕熱的環(huán)境下貯存、運輸、使用時的適應性試驗。該試驗設備主要用于對產(chǎn)品按照國家標準要求或用戶自定要求，在低溫、高溫、高溫高濕例行條件下，對產(chǎn)品的物理以及其他相關特性進行環(huán)境模擬測試，測試后，通過檢測，來判斷產(chǎn)品的性能，是否仍然能夠符合預定要求，以便供產(chǎn)品設計、改進、鑒定及出廠檢驗用。本文主要介紹恒溫恒濕箱電氣控制系統(tǒng)中宇電儀表結(jié)合PLC、觸摸屏等組成的集監(jiān)視、采集、控制等功能于一體的控制系統(tǒng)。

二、系統(tǒng)介紹

恒濕箱電氣控制系統(tǒng)主要由制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、除濕系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、水箱、恒溫恒濕箱體等主要部分組成。設備以PLC與AI溫度控制器組成自動化平臺，系統(tǒng)集成溫度傳感器、濕度傳感器、觸摸屏、固態(tài)繼電器等，組成恒溫恒濕箱電氣控制系統(tǒng)。使用溫度傳感器獲得溫度的感應電壓，直接接到一臺AI溫度控制器中，根據(jù)自動整定獲得的PID參數(shù)，輸出4-20mA的線性電流對加熱系統(tǒng)進行控制。使用濕度傳感器獲得濕度的感應電壓，直接接入另一臺AI控制器中，根據(jù)自動整定獲得的PID參數(shù)，采用時間比例控制方法控制固態(tài)繼電器按照計算得出的通斷頻率，從而調(diào)節(jié)加濕系統(tǒng)開關的導通時間，達到使箱體內(nèi)濕度恒定的目的。

1、主要控制元件介紹

AI控制器：采用宇電AI-808P儀表。具有可編程輸入（萬能輸入）功能，可自由選擇輸入多種熱電偶、熱電阻及線性電流、電壓、電阻等信號。輸入采用數(shù)字校正系統(tǒng)，內(nèi)置常用熱電偶，熱電阻非線性校正表格，測量精確穩(wěn)定。先進的AI人工智能調(diào)節(jié)算法具有自整定、自學習功能，無超調(diào)及無欠調(diào)的優(yōu)良控制特性。模塊化輸出支持SSR電壓、線性電流（電壓）、繼電器觸點開關、可控硅無觸點開關、單相、三相可控硅過零觸發(fā)及單相可控硅移相觸發(fā)輸出，具備位置比例輸出功能，支持閥門位置反饋信號輸入，可節(jié)省或取代伺服放大器。編程報警功能，支持上限、下限、偏差上限及偏差下限等多種報警功能，并可自由定義報警輸出端口（AL1、AL2、AU1及AU2），支持多個報警信號從同一位置輸出。具備上電免除報警等功能，避免上電報警誤動作。先進的AIBUS通訊協(xié)議，支持RS485或RS232C通訊接口，最多可達800個通訊地址，配合快速通訊技術能組建數(shù)千點規(guī)模的大、中型計算機控制系統(tǒng)。

觸摸屏：觸摸屏選用eView MT510T，10.4英寸。eView MT500系列觸摸屏采用強大的32位嵌入式高性能CPU,支持256色真彩顯示與敏捷的反應速度，可以與多個廠家的產(chǎn)品通訊，兼容性極強，基于Windows98/NT操作平臺下的專用組態(tài)軟件，界面友好直觀，易學易用，大大節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)周期。且產(chǎn)品型號齊全有5.7、7.7、10.4、英寸單色彩色等，方便選型。具有RS232/485通訊口，可以直接連接各種主流的PLC，無需配置其它特殊的硬件和軟件就可以與PLC通訊。產(chǎn)品提供向量圖庫、位圖庫、群組圖庫等三種元件圖庫，且可以添加自己設計的元件圖形，可直接支持256色BMP格式的圖形，可支持元件的多層疊加實現(xiàn)不同的控制功能。在編程軟件中可以設定觸摸屏背光燈的關閉時間，節(jié)省其使用壽命。具有128K的配方存儲器和實時時鐘，支持方便易用的配方傳輸功能。觸摸屏中具有內(nèi)部編程指令宏命令，可以減輕編程負擔，由觸摸屏編程直接和其它設備通訊。觸摸屏上的并行口還可以直接和打印機連接實時或定時打印當前或歷史數(shù)據(jù)。此系統(tǒng)采用MT501T通過不同的通訊口也同時和SIEMENS S7-200通訊，和AI-808P溫控表以RS-485方式通訊。在編程軟件中選擇好觸摸屏和PLC型號后，通過宏命令編程，利用觸摸屏中的另外一個通訊口與宇電溫控表通訊。與AI溫控表通訊的波特率為9600bps；無校驗位；數(shù)據(jù)長度8位；停止位1位或兩位；通訊方式RS-485。

PLC：選用SIEMENS S7-200。S7-200是一種小型的可編程序控制器，它的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能，使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。S7-200應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等，如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)等。主要特點是：極高的可靠性；極豐富的指令集；易于掌握，便捷的操作；豐富的內(nèi)置集成功能，實時特性；強勁的通訊能力；豐富的擴展模塊。

2、控制內(nèi)容

溫度控制：加熱系統(tǒng)啟動后，制冷系統(tǒng)則跟隨啟動，同時，溫度控制器按照自整定好的PID參數(shù)輸出4-20mA的線性電流，來控制加熱系統(tǒng)的輸出比例，從而按照周期變化后，最終使溫度的當前值恒定在設定值。制冷循環(huán)采用逆卡若循環(huán)，該循環(huán)出兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成，其過程如下：制冷劑經(jīng)壓縮機絕熱壓縮到較高的壓力，消耗了的功使排氣溫度升高，之后制冷劑經(jīng)冷凝器等溫地和四周介質(zhì)進行熱交換將熱量傳給四周介質(zhì)。后制冷劑經(jīng)截流閥絕熱膨脹做功，這時制冷劑溫度降低。最后制冷劑通過蒸發(fā)器等溫地從溫度較高的物體吸熱，使被冷卻物體溫度降低。此循環(huán)周而復始從而達到降溫之目的。制冷系統(tǒng)的設計應用能量調(diào)節(jié)技術,既能保證制冷機組正常運行,又能對制冷系統(tǒng)的能耗及制冷量進行有效的調(diào)節(jié)，使制冷系統(tǒng)保持在最佳的運行狀態(tài)。采用平衡調(diào)溫（BTC）,既在制冷系統(tǒng)在連續(xù)工作的情況下，控制系統(tǒng)根據(jù)設定之溫度點通過PID自動運算輸出的結(jié)果去控制加熱器的輸出量，最終達到一種動態(tài)平衡。

濕度控制：加濕系統(tǒng)啟動后，除濕系統(tǒng)則跟隨啟動，同時，溫度控制器按照自動整定好的PID參數(shù)，采用時間比例控制方法控制固態(tài)繼電器按照計算得出的通斷頻率，從而調(diào)節(jié)加濕系統(tǒng)開關的導通時間，最終使?jié)穸鹊漠斍爸岛愣ㄔ谠O定值。當濕度的設定值在規(guī)定范圍內(nèi)，則加濕控制閥門按照預先設定的開關百分比，對加濕控制閥門進行控制，并顯示開關閥門的狀態(tài)與當前開度。

系統(tǒng)具有液位報警信號，采集到液位報警信號后，可根據(jù)工作前設定的報警等級，對整個系統(tǒng)進行停機處理或僅顯示報警信息等處理，并可以對產(chǎn)生報警信號的時間進行記錄，以備日后檢查使用。并且設定有報警屏蔽開關，即報警屏蔽開關打開時，當系統(tǒng)產(chǎn)生報警的時候，系統(tǒng)只顯示報警信息，當時報警器不發(fā)出聲響。觸摸屏中設置有可對自整定好的PID參數(shù)進行微調(diào)的頁面，當溫度控制器自整定的參數(shù)并不能完全符合控制要求時，可以手動輸入PID參數(shù)，即使溫度控制器再次執(zhí)行自動整定的功能，也并不影響PID參數(shù)。系統(tǒng)中采用的傳感器可隨時變更，以滿足不同型號與工藝的產(chǎn)品使用，即使產(chǎn)品采用的傳感器不同，只需在觸摸屏中修改傳感器的類型并對相關參數(shù)進行設定即可。系統(tǒng)具有照明燈開關按鈕，當需要照明時，打開照明燈開關按鈕，延時固定時間后，照明燈自動關閉。系統(tǒng)中溫濕度的控制采用單段控制與分段控制兩種模式，當使用單段控制時，系統(tǒng)將溫濕度穩(wěn)定在設定值的偏差范圍內(nèi)即可；當使用分段控制時，啟動后自動按第一段設定參數(shù)執(zhí)行，當當前值在設定值允許的偏差范圍內(nèi)且每分鐘的波動度、達到穩(wěn)定時間后，系統(tǒng)自動切換到第二段參數(shù)執(zhí)行，依次類推，以滿足同類產(chǎn)品在不同溫濕度段的檢測工作。

3、儀表調(diào)試

系統(tǒng)在不同給定值下整定得出的參數(shù)值不完全相同，執(zhí)行自整定功能前，應先將給定值設置在最常用值或是中間值上（對于AI-808P儀表，可通過修改當前程序段值來改變給定值以滿足要求）。自整定時，儀表<