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台达自动化恒温恒湿箱上解决方案

中达电通股份有限公司
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                中达电通股份有限公司                李  振
 
摘  要:本文主要介绍在恒温恒湿箱电气控制系统中,系统采用台达公司EH2系列PLC、A系列触摸屏、DTC系列温度控制器、Modbus总线通讯等组成的集监视、采集、控制、打印功能于一体的控制系统。
关键词:温度  湿度  例行试验
 
1 引言
    恒温恒湿箱主要是针对于电工、电子产品,以及其元器件,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。恒温恒湿试验箱外形如图1所示。

 
图1 恒温恒湿试验箱
系统设计
2.1 工艺描述
    设备主要由制冷系统、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与温度控制器自动化平台,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,直接接入至一台温度控制器中,根据自动整定获得的PID参数,输出0-10V的线性电压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,直接接入另一台温度控制器中,根据自动整定获得的PID参数,采用PWM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。
2.2控制内容及功能要求
    加热系统启动后,制冷系统则跟随启动,同时,温度控制器按照自动整定好的PID参数输出0-10V的线性电压,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的正负0.1度之内。
    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PWM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的正负0.3%之内。 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动整定好的PID参数进行微调的页面,当温度控制器自动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。
    系统可对当前的温度与湿度每隔一个固定时间存盘一次,存储在U盘中,并可在计算机中使用Excel工具软件打开查看。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共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 台达自动化产品解决方案
3.1 人机界面
    HMI采用台达A系列触摸屏实现精致细腻的互动显示操作,多种语言自由切换,大量图元图库,功能强大的在线、离线仿真功能,配方趋势及数据存储、打印功能可满足各种工艺需求。 温湿度控制画面如图2所示。系统参数画面如图3所示。曲线记录画面如图4所示。温控参数自整定画面等不再罗列。                  

图2 温湿度控制画面

图3 系统参数画面

图4  曲线记录画面
 
3.2 PLC主机
    台达EH2系列PLC高速处理速度,工程量值转换功能,支持浮点运算,多轴同动,内置Modbus总线通讯方式。
3.3 温度控制
    台达DTC系列温度控制器,集成Modbus总线,高度的集成化,便于集成于控制柜内,设定简单,控制温度高。
3.4 系统通讯
    快速的Modbus通讯,简化了触摸屏与PLC、温度控制器之间的繁琐接线,消除了常规控制方式所带来的种种不安全潜在因素,不需要改变任何接线的多模式自由切换方式使控制更为简单,信息的实时反馈确保系统可靠运行。
结束语
    本系统采用了台达自动化全套解决方案。具有以下几大优点: 通过Modbus通讯控制方式,不但有效降低了成本、减少了客户工作量,而且为以后系统的扩展及更新提供了方便的条件;完善的故障检测功能,保证设备运行可靠;人性化的编程软件,给客户编程工作带来了极大的方便;新的控制系统不仅给客户带来了成本的极大优化,而且替换下了客户原有使用的单片机控制系统,使温度与湿度控制以及逻辑控制均可集成在控制箱体内,极大的节约了安装空间,并且PLC的灵活性能更好的根据工艺的要求进行修改设计,进一步提高了客户在行业中的竞争力;依靠台达大陆子公司中达电通强大的销售与售后支持网络,使客户的设备在任何地方均可享受快捷、便利、优质的售后服务。
 

 
 
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