宇电仪表在恒温恒湿箱中的应用_AI仪表_触摸屏

宇电仪表在恒温恒湿箱中的应用

2009/12/23 0:00:00

一、概述

恒温恒湿箱主要是针对于电工、电子产品元器件，及其它材料在高温、低温、湿热的环境下贮存、运输、使用时的适应性试验。该试验设备主要用于对产品按照国家标准要求或用户自定要求，在低温、高温、高温高湿例行条件下，对产品的物理以及其他相关特性进行环境模拟测试，测试后，通过检测，来判断产品的性能，是否仍然能够符合预定要求，以便供产品设计、改进、鉴定及出厂检验用。本文主要介绍恒温恒湿箱电气控制系统中宇电仪表结合PLC、触摸屏等组成的集监视、采集、控制等功能于一体的控制系统。

二、系统介绍

恒湿箱电气控制系统主要由制冷系统、加热系统、除湿系统、加湿系统、水箱、恒温恒湿箱体等主要部分组成。设备以PLC与AI温度控制器组成自动化平台，系统集成温度传感器、湿度传感器、触摸屏、固态继电器等，组成恒温恒湿箱电气控制系统。使用温度传感器获得温度的感应电压，直接接到一台AI温度控制器中，根据自动整定获得的PID参数，输出4-20mA的线性电流对加热系统进行控制。使用湿度传感器获得湿度的感应电压，直接接入另一台AI控制器中，根据自动整定获得的PID参数，采用时间比例控制方法控制固态继电器按照计算得出的通断频率，从而调节加湿系统开关的导通时间，达到使箱体内湿度恒定的目的。

1、主要控制元件介绍

AI控制器：采用宇电AI-808P仪表。具有可编程输入（万能输入）功能，可自由选择输入多种热电偶、热电阻及线性电流、电压、电阻等信号。输入采用数字校正系统，内置常用热电偶，热电阻非线性校正表格，测量精确稳定。先进的AI人工智能调节算法具有自整定、自学习功能，无超调及无欠调的优良控制特性。模块化输出支持SSR电压、线性电流（电压）、继电器触点开关、可控硅无触点开关、单相、三相可控硅过零触发及单相可控硅移相触发输出，具备位置比例输出功能，支持阀门位置反馈信号输入，可节省或取代伺服放大器。编程报警功能，支持上限、下限、偏差上限及偏差下限等多种报警功能，并可自由定义报警输出端口（AL1、AL2、AU1及AU2），支持多个报警信号从同一位置输出。具备上电免除报警等功能，避免上电报警误动作。先进的AIBUS通讯协议，支持RS485或RS232C通讯接口，最多可达800个通讯地址，配合快速通讯技术能组建数千点规模的大、中型计算机控制系统。

触摸屏：触摸屏选用eView MT510T，10.4英寸。eView MT500系列触摸屏采用强大的32位嵌入式高性能CPU,支持256色真彩显示与敏捷的反应速度，可以与多个厂家的产品通讯，兼容性极强，基于Windows98/NT操作平台下的专用组态软件，界面友好直观，易学易用，大大节省产品开发周期。且产品型号齐全有5.7、7.7、10.4、英寸单色彩色等，方便选型。具有RS232/485通讯口，可以直接连接各种主流的PLC，无需配置其它特殊的硬件和软件就可以与PLC通讯。产品提供向量图库、位图库、群组图库等三种元件图库，且可以添加自己设计的元件图形，可直接支持256色BMP格式的图形，可支持元件的多层叠加实现不同的控制功能。在编程软件中可以设定触摸屏背光灯的关闭时间，节省其使用寿命。具有128K的配方存储器和实时时钟，支持方便易用的配方传输功能。触摸屏中具有内部编程指令宏命令，可以减轻编程负担，由触摸屏编程直接和其它设备通讯。触摸屏上的并行口还可以直接和打印机连接实时或定时打印当前或历史数据。此系统采用MT501T通过不同的通讯口也同时和SIEMENS S7-200通讯，和AI-808P温控表以RS-485方式通讯。在编程软件中选择好触摸屏和PLC型号后，通过宏命令编程，利用触摸屏中的另外一个通讯口与宇电温控表通讯。与AI温控表通讯的波特率为9600bps；无校验位；数据长度8位；停止位1位或两位；通讯方式RS-485。

PLC：选用SIEMENS S7-200。S7-200是一种小型的可编程序控制器，它的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能，使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。S7-200应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等，如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统等。主要特点是：极高的可靠性；极丰富的指令集；易于掌握，便捷的操作；丰富的内置集成功能，实时特性；强劲的通讯能力；丰富的扩展模块。

2、控制内容

温度控制：加热系统启动后，制冷系统则跟随启动，同时，温度控制器按照自整定好的PID参数输出4-20mA的线性电流，来控制加热系统的输出比例，从而按照周期变化后，最终使温度的当前值恒定在设定值。制冷循环采用逆卡若循环，该循环出两个等温过程和两个绝热过程组成，其过程如下：制冷剂经压缩机绝热压缩到较高的压力，消耗了的功使排气温度升高，之后制冷剂经冷凝器等温地和四周介质进行热交换将热量传给四周介质。后制冷剂经截流阀绝热膨胀做功，这时制冷剂温度降低。最后制冷剂通过蒸发器等温地从温度较高的物体吸热，使被冷却物体温度降低。此循环周而复始从而达到降温之目的。制冷系统的设计应用能量调节技术,既能保证制冷机组正常运行,又能对制冷系统的能耗及制冷量进行有效的调节，使制冷系统保持在最佳的运行状态。采用平衡调温（BTC）,既在制冷系统在连续工作的情况下，控制系统根据设定之温度点通过PID自动运算输出的结果去控制加热器的输出量，最终达到一种动态平衡。

湿度控制：加湿系统启动后，除湿系统则跟随启动，同时，温度控制器按照自动整定好的PID参数，采用时间比例控制方法控制固态继电器按照计算得出的通断频率，从而调节加湿系统开关的导通时间，最终使湿度的当前值恒定在设定值。当湿度的设定值在规定范围内，则加湿控制阀门按照预先设定的开关百分比，对加湿控制阀门进行控制，并显示开关阀门的状态与当前开度。

系统具有液位报警信号，采集到液位报警信号后，可根据工作前设定的报警等级，对整个系统进行停机处理或仅显示报警信息等处理，并可以对产生报警信号的时间进行记录，以备日后检查使用。并且设定有报警屏蔽开关，即报警屏蔽开关打开时，当系统产生报警的时候，系统只显示报警信息，当时报警器不发出声响。触摸屏中设置有可对自整定好的PID参数进行微调的页面，当温度控制器自整定的参数并不能完全符合控制要求时，可以手动输入PID参数，即使温度控制器再次执行自动整定的功能，也并不影响PID参数。系统中采用的传感器可随时变更，以满足不同型号与工艺的产品使用，即使产品采用的传感器不同，只需在触摸屏中修改传感器的类型并对相关参数进行设定即可。系统具有照明灯开关按钮，当需要照明时，打开照明灯开关按钮，延时固定时间后，照明灯自动关闭。系统中温湿度的控制采用单段控制与分段控制两种模式，当使用单段控制时，系统将温湿度稳定在设定值的偏差范围内即可；当使用分段控制时，启动后自动按第一段设定参数执行，当当前值在设定值允许的偏差范围内且每分钟的波动度、达到稳定时间后，系统自动切换到第二段参数执行，依次类推，以满足同类产品在不同温湿度段的检测工作。

3、仪表调试

系统在不同给定值下整定得出的参数值不完全相同，执行自整定功能前，应先将给定值设置在最常用值或是中间值上（对于AI-808P仪表，可通过修改当前程序段值来改变给定值以满足要求）。自整定时，仪表<