快速溫度變化試驗箱控制系統軟件設計
快速溫度變化試驗箱控制系統軟件程序包括兩部分：PLC程序和溫控器程序?？刂栖浖Y構框圖如圖4所示。PLC程序是在STEP7 V 4.0環境下，使用梯形圖語言進行編寫，采用模塊化控制思想，有主程序和若干子程序組成，主要用來控制壓縮機、加熱器、電磁閥等被控對象，使其按照一定的控制要求實現邏輯順序控制。PLC程序主要的子程序有自動運行、報警處理和輔助功能等。
自動運行主要包含壓縮機運行、加熱器運行、電磁閥運行等三部分。設備在調試的過程中，可以使用手動控制；當設備在做定點試驗或循環程序試驗時，用戶通過觸摸屏設定好試驗溫度和試驗程序以后，系統將執行自動運行程序。根據控溫系統的工作要求，PLC控制器會根據程序的邏輯控制關系來實現對各個旁通閥、制冷閥等各個電磁閥、制冷壓縮機、加熱器的啟?？刂?。對于兩級制冷壓縮機的控制，除了在電路連接上做了互鎖以外，在程序邏輯上也增加了條件限制，即低溫級壓縮機必須在高溫級壓縮機開啟以后，通過一定的延時才能啟動，從而保證了系統的安全運行。
為了保證快速溫度變化試驗箱的安全運行，該控制系統設置了大量的報警信息，如相序報警、壓縮機過載報警、加熱器過載報警、超溫報警、高低壓報警、水流量報警等十多個報警信息。當有報警信息輸入時，PLC會根據不同的報警信號做出不同的處理，同時這些報警信號也會傳送給溫控器，通過觸摸屏實時顯示報警信息，并提醒用戶及時解除報警。除此以外，PLC程序還完成了對玻璃加熱器、門加熱器、照明燈、蜂鳴器等輔助設施的控制。
由于優易控廠家已將U M C 1200系列溫濕度程序控制器做了完整封裝，因此，在做溫控器控制程序時，只需通過觸摸屏對其系統設置中的一些主要參數進行設置，并進行相應的簡單邏輯編程即可。主要系統設置包括報警設置、Is溫度設置、E VT設置、DO設置以及PID參數設置等。由于溫度傳感器檢測的實時溫度信號僅僅傳送給了溫控器，而沒有進入PLC控制器，所以為了讓控制系統更好地運行，根據實際工作要求，溫控器設置了大量的溫度偏差報警，溫度偏差范圍報警，值溫度報警等，經過簡單的邏輯關聯，通過溫控器的輸出將信號傳送到PLC控制器，相當于實現了溫控器與PLC的簡單的開關量信號通訊。系統在控溫階段時，溫控器會根據自身的AT自整定，自動計算出所需要的PID參數，通過溫控器自身的PID控制來完成對控溫精度要求的實現。為了達到快速升溫和快速降溫的要求，試驗箱裝備了大功率的制冷系統和加熱系統。在快速降溫過程中，當箱體內的溫度接近目標溫度時，系統會開啟加熱器，通過加熱器產生的熱量去平衡制冷系統所產生的冷量，以此來達到平穩過渡、減少溫度負過沖的目的。但是，由于溫控器的PID運算本身的局限性，通常是當溫度出現負偏差以后才會快速的增加熱輸出，這樣就很容易出現負過沖現象。
因此，制冷系統增加了一些旁通閥，通過設定不同的溫度報警點，在不同溫度點時開啟不同的旁通閥，以減少進入箱體內的冷量，從而有效的防止了快速降溫過程中的負過沖現象。在快速升溫過程中，當溫度接近目標值以后，PID運算才會減少加熱器的輸出，同樣受PID運算的局限性以及加熱器余熱的影響，此時會存在溫度正過沖現象。為此，將加熱器分成三組來分別控制，一組受溫控器的熱輸出控制，另外兩組受PLC控制。在接近目標溫度時，逐漸減少加熱器的組數，從而有效的解決了正過沖現象。另外，根據用戶的要求，通過溫控器上的以太網接口與上位機相連，實現了遠程網絡監視和控制。
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