環(huán)境試驗箱中計算機技術(shù)的應用剖析

　　計算機技術(shù)在環(huán)境模擬技術(shù)中的應用已經(jīng)成為上代表環(huán)境試驗箱先進(jìn)技術(shù)的趨勢。而且在該領(lǐng)域進(jìn)行著(zhù)許多研究開(kāi)發(fā)工作，取得了一些可喜的成果，也有許多體會(huì )，在這里與大家分享一些經(jīng)驗心得。
　　
　　一、在CAD設計中的應用計算機輔助設計的運用經(jīng)歷了一個(gè)由淺入深的過(guò)程
　　
　?、僭缙?，環(huán)境試驗箱鈑金結構的設計，我們用鼠標代替了鉛筆，掉了繪圖板。當然這也大大提高了我們的工作效率，無(wú)論在設計速度，精度，圖面質(zhì)量和出錯率方面，都具有傳統設計*的優(yōu)點(diǎn)。尤其是使我們的圖紙更加規范和標準化。隨著(zhù)CAD二次開(kāi)發(fā)的進(jìn)行，我們的設計工作開(kāi)始真正進(jìn)入到了計算機輔助設計的實(shí)質(zhì)。我們有了自己的圖庫，定制了定制化的菜單。正在建立的工程數據庫分析系統，這一切將進(jìn)一步提高工作效率。規范設計圖紙，提高標準化程度。從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量和提高質(zhì)量的一致性程度。
　　
　?、诹硪环矫?，由于設計周期的縮短，使我們對市場(chǎng)的反應更加靈敏。隨著(zhù)工程數據庫研究工作的深入，我們希望今后提供給用戶(hù)的不單只是一個(gè)質(zhì)量可靠，技術(shù)指標滿(mǎn)足協(xié)議要求的產(chǎn)品，同時(shí)借助我們的數據庫分析系統，用戶(hù)可以得到此試驗箱工作室各測量點(diǎn)在空載和各種不同負載，不同體積下的溫度偏差曲線(xiàn)。而不單單提出一個(gè)溫場(chǎng)均勻度指標，由此來(lái)真正保證產(chǎn)品試驗的成功。由大量的前期各項目己成功的設計實(shí)驗數據組成的數據庫系統而建立起來(lái)的數學(xué)模型，使我們的產(chǎn)品設計計算變得更為準確合理、快速。這不但保證了產(chǎn)品的技術(shù)指標，可靠性指標，同時(shí)也確保其功耗用科等的合理性，提高產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比。降低成本的zui終受益者應該是用戶(hù)。
　　
　　二、在工業(yè)控制中的運用計算機在工業(yè)控制領(lǐng)域中的運用是大家都非常熟悉的。環(huán)境試驗箱的控制器從早期簡(jiǎn)易的動(dòng)圈式儀表發(fā)展到今天由微處理器組成的數字儀表和工業(yè)控制訃算機系統。尤其是工業(yè)控制計算機系統*改變了傳統的控制方式，無(wú)論是操作的方式，自動(dòng)化程度，控制的精度等都得到了很大的發(fā)展。
　　
　　它的巨大*性在于：1、人機界面友好對于操作者來(lái)說(shuō)良好的人機界面是非常重要的，控制儀表尤其是溫濕度控制儀表復雜的菜單結構，眾多的縮寫(xiě)關(guān)鍵詞，厚厚的操作使用手冊，使許多操作者，尤其是非電氣定制的操作者望而生畏，這使得試驗箱的操作必須經(jīng)過(guò)認真的培訓學(xué)習才能逐步掌握操作使用。在人機界面上進(jìn)行了許多改進(jìn)，首先是操作簡(jiǎn)便，在軟件設計中比較典型的如：高低溫交變濕熱試驗箱，借助于WIN98的強大功能，在操作過(guò)程中提供了豐富的漢語(yǔ)提示和軟件的容錯處理，借助于17#大屏顯示器，設計中盡量將頻繁使用的操作和主要的顯示項集中在一個(gè)顯示屏上，同時(shí)將溫度，濕度的顯示放在醒目的位置上，將趨勢圖盡量放大，以此來(lái)突出主題。溫度、濕度設置，曲線(xiàn)的調用，跳步都在相應的顯示處直接操作，而無(wú)需到另一個(gè)菜單上去操作。進(jìn)一步簡(jiǎn)化了操作過(guò)程。對于所有的操作按鈕和數據設置框都設計了相應的容錯處理，錯誤的操作都將被屏蔽，并顯示出提示對話(huà)框。對于某些特殊的參數，例如溫度，濕度的修正等作為維修層來(lái)處理，因為這些參數不需要操作者來(lái)修改，而是維修，調試時(shí)使用，所以在維修層中設置了密碼，未經(jīng)許可不能修改。系統還設計了自檢報警功能。系統上電后，實(shí)時(shí)監控各報警輸入點(diǎn)，若有異常即彈出報警畫(huà)面，告知操作者某處有某種類(lèi)型故障，井告知其具休解決方法?？傊?，對于人機界面的設計，我們力求做到所謂“傻瓜機"操作。目的是讓操作者無(wú)需定制培訓和記憶，就能立即掌握操作使用。
　　
　　2、自動(dòng)化程度提高在軟件的設計中我們針對各種不同的試驗箱歸納了一套控制邏輯算法。例如：制冷機的開(kāi)啟，主加熱，輔加熱的開(kāi)啟等，在濕熱控制儀表和早期的工控機軟件中上述執行器動(dòng)作是采用時(shí)序和丁動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現。比如在設定曲線(xiàn)時(shí)，同時(shí)設置時(shí)序曲線(xiàn)，由此來(lái)控制制冷。輔助加熱等的開(kāi)啟，而現在我們是根據測試環(huán)境溫度，設定溫度點(diǎn)的值，升降溫的速率等參數來(lái)獲取邏輯算法。實(shí)現這些執行器的自動(dòng)開(kāi)啟。對于一般的定值控制，操作者只需設置一個(gè)溫濕度值，點(diǎn)擊起動(dòng)按鈕就完成了所有操作。系統軟件也具備如定時(shí)開(kāi)機，定時(shí)關(guān)機，段跳步，時(shí)間跳步，曲線(xiàn)打印，報表打印，平均值計算，zui大值，zui小值計算等功能，由此來(lái)滿(mǎn)足不同的需要，提高自動(dòng)化程度。
　　
　　3、控制精度提高這里主要是針對相對濕度控制的特點(diǎn)。目前國內外濕熱試驗箱的溫濕度普遍采用干濕球法，其中相對濕度的PID運算的偏差值是相對濕度，即；VRH=RH-SRHVRH：相對濕度偏差SRH：相對濕度設定值RH：相對濕度采樣值我們知道，由干濕球法獲取的相對濕度是溫度的函數，在環(huán)境溫度附近的溫度點(diǎn)由于箱內溫度與環(huán)境溫度之間的溫差較小，如果沒(méi)有開(kāi)啟除濕機，或對于沒(méi)有除濕機的恒溫恒濕試驗箱，其溫度就很容易波動(dòng)。對于單獨的溫度試驗，此溫度波動(dòng)系統能夠將其控制在±0.5℃以?xún)?。但對于濕熱試驗在溫度上升過(guò)程中，干球溫度和濕球溫度的上升并不*同步，濕球溫度要略微滯后，此瞬間過(guò)程產(chǎn)生干球溫度，濕球溫度差增大，從而導致相對濕度減小，也就產(chǎn)生相對濕度PID運算的偏差增大，由此產(chǎn)生PID運算輸出量增大。在環(huán)境溫度和箱體內控制溫度較接近的情況下，由于試驗箱保溫和密封性能較好，環(huán)境溫度與箱內的溫差不足以克服已過(guò)沖的溫度，在試驗過(guò)程中，加濕輸出使溫度不但不能降下來(lái)，反而上升，從而產(chǎn)生溫度值緩慢飄離設定值的現象。這是目前通用型溫濕度儀表包括高精度的UP750系列儀表的缺點(diǎn)。相對濕度PID運算方法克服了此種缺點(diǎn)，我們采用控制干球溫度和濕球溫度，而不是干球溫度和相對濕度。由于在控制過(guò)程中無(wú)論干球溫度怎樣上升，由相對濕度而獲取的濕球溫度并不會(huì )低于設定的濕球溫度，因此就不會(huì )產(chǎn)生錯誤的加濕輸出，從而克服了溫度上飄的現象，同時(shí)也使整體控制性能更佳，過(guò)渡過(guò)程短，過(guò)沖量小，真正解決了濕熱箱調試難的問(wèn)題。
　　
　　4、可靠性增長(cháng)控制系統的可靠性。目前采用PLC可編程邏輯控制器作為下位機實(shí)現數據采集，運算控制輸出，PC工控機作為上位機顯示設定的模式。較之原來(lái)采用的模塊，A/D卡，I/O卡的模式，可靠性上了一個(gè)臺階。從硬件上來(lái)說(shuō)可編程邏輯控制儀的可靠性是*的，它本來(lái)就是為惡劣的工業(yè)環(huán)境下設計的控制器，我們在軟件設計中充分的利用了這一點(diǎn)將下位機PLC作為一個(gè)獨立的控制器，在工業(yè)PC機受到干擾或掉電的情況下，下位機PLC并不受影響。上位機工業(yè)PC只是作為接收顯示，存儲設定。并不直接控制外部輸入輸出。另外由工業(yè)PC式觸摸屏加上PIC組成的系統將更多的硬件，例如，開(kāi)關(guān)，按鈕，指示燈，中間繼電器等軟件化了，結果是使硬件故障率降低，可靠性得到增長(cháng)
　　
　　三、在標準化設計中的應用試驗箱的大部分零配件和電器元件都采用通用型產(chǎn)品，所以我們很容易將各類(lèi)環(huán)境試驗箱的硬件構成定型。從控制系統上我們將其分為工控機形式、觸摸屏形式和通用控制儀表形式，從而我們將每一種型式的硬件定型，做出每一種形式電原理圖的標準范本。這樣，從某種意義上說(shuō)，我們就實(shí)現了產(chǎn)品，特別是非標產(chǎn)品電控設計的自動(dòng)化和標準化。因為對于每一個(gè)具體的非標設計任務(wù)，我們不再需要繪制圖紙，只需從標準范本中選擇出對應的各張圖紙，就完成了設汁。這不但大大加快了工作效率，更主要的是從設計到生產(chǎn)工藝都得到了規范，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩定性。舉例來(lái)說(shuō)：某個(gè)電氣設計員接到一個(gè)要求采用工控機控制的高低溫試驗箱的設計任務(wù)。他只需根據技術(shù)協(xié)議書(shū)要求從標準范本中選擇出相關(guān)電原理圖，零部件明細表，填寫(xiě)產(chǎn)品定額中各器件的數量，而器件的安裝位置都是定型的，也就是說(shuō)生產(chǎn)工藝是一致的，只是多和少的關(guān)系，而其中的邏輯關(guān)系都被軟件化了，需要修改的只是軟件的修改。而從硬件上來(lái)說(shuō)，標準化系數得到提高，生產(chǎn)工藝，如排線(xiàn)和走線(xiàn)工藝是規范的。從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩定。