新型人工氣候室自動控制系統(tǒng)設(shè)計 - 肖雋-

1、收稿日期:2004-04-28作者簡介:肖雋(1966-,女,江蘇蘇州人,高級講師,研究方向:電氣自動化。新型人工氣候室自動控制系統(tǒng)設(shè)計肖雋(浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣系,浙江杭州310053摘要:在分析了人工氣候室的要求和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,介紹了一種基于PLC 技術(shù)、變頻控制技術(shù)及計算機(jī)PID 控制技術(shù)的人工氣候室,介紹了它的軟、硬件結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞:人工氣候室;PLC ;組態(tài)軟件;觸摸屏中圖分類號:TP273;S26+3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1001-4551(200405-0034-04New Design of Manpower Climate Autocontrol SystemXIAO J

2、un(Department of Electrical Engineering ,Zhejiang Institute of Mechanical and ElectricalEngineer ing ,H ang zhou 310053,China A bstract :Analyzes the control requirements and status of the manpower climate room ,introduces a new manpower cli mate room based on the technology of PLC 、frequency conver

3、sion and PID control ,it 's handware and software is also discussed .Key words :manpower climate room ;PLC ;touch screen人工氣候室是具有恒溫、恒濕、恒CO2、恒光照功能及調(diào)溫、調(diào)濕、調(diào)CO2、調(diào)光照功能的大型實驗設(shè)備,它是生物、遺傳、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等生產(chǎn)和科研部門理想的實驗設(shè)備,廣泛應(yīng)用于植物的發(fā)芽、育苗,組織細(xì)胞、微生物的培養(yǎng)及其它用途的人工氣候?qū)嶒灐Ｄ壳暗娜斯夂蚴?大多采用傳統(tǒng)的模擬電路與小規(guī)模數(shù)字電路,溫、濕度控制精度低且相互干擾。為了克服原人工氣候室的缺點

4、,我們采用先進(jìn)的智能傳感器技術(shù)、PLC 技術(shù)、變頻控制技術(shù)及計算機(jī)PID 控制技術(shù),對氣候室加以控制,達(dá)到了預(yù)想目標(biāo)?？刂葡到y(tǒng)采用2層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),底層采用西門子S7-200PLC +觸摸屏,上層采用工控機(jī)+組態(tài)軟件,上下位機(jī)之間采用USS 協(xié)議,物理層采用RS -485,操作簡便,性能可靠。1人工氣候室的技術(shù)要求溫度控制范圍:460溫度控制精度:±0.51(25濕度控制范圍:40%98%RH濕度控制精度:±3%5%RH照度控制:可控范圍010klx ,照度變化可任意編程設(shè)定C O 2控制范圍:010kppm C O 2控制精度:+10ppm模擬自然環(huán)境變化,對溫度、濕度、

5、光照、C O 2進(jìn)行編程控制,24h 或任意設(shè)定周期循環(huán)。必須具有良好的人機(jī)界面,能方便地在線修改參數(shù),并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行實時記錄、顯示、保存。2系統(tǒng)硬件的設(shè)計根據(jù)人工氣候室工藝流程與控制要求,上位機(jī)采用工控機(jī)+組態(tài)軟件,下位機(jī)以西門子公司生產(chǎn)的S7-200PLC 為核心,每個人工氣候室用觸摸屏監(jiān)控,其硬件圖如圖1所示。該系統(tǒng)包括1個S7-226CPU 、1個模擬量輸出模塊E M232、1個模擬量混合模塊E M235、1個通信模塊E M277。6個數(shù)字量輸出點為Q1.0,Q1.1,Q1.2,Q1.3,Q1.4,Q1.5分別控制3組燈負(fù)載,加熱器開關(guān),CO 2控制閥,加濕器閥。3個模擬量輸入分別輸

6、入濕度、溫度、CO 2的變送值。3個模擬量輸出分別控制新風(fēng)閥、加濕器、燈光調(diào)光執(zhí)行器。圖1系統(tǒng)硬件圖S7-226CPU配有2個RS-485通信口,具有PPI通信能力,并實現(xiàn)與上位機(jī)通信。利用通信模塊E M277與觸摸屏實現(xiàn)通信。上位機(jī)的主要功能是:集中顯示所有氣候室的運行狀態(tài);保存所有氣候室的運行參數(shù);設(shè)定、修改所有氣候室的控制參數(shù);監(jiān)控所有氣候室的運行狀況,發(fā)生異常情況時進(jìn)行報警。每個人工氣候室觸摸屏主要功能是顯示各氣候室的實時參數(shù)、設(shè)定參數(shù)、歷史數(shù)據(jù)、設(shè)定界面、手動操作界面。3系統(tǒng)控制功能3.1溫度控制利用空調(diào)作為冷/熱源進(jìn)行溫度控制,自動進(jìn)行空調(diào)制冷或制熱的溫度模式判斷,當(dāng)室外溫度低于機(jī)

7、組熱泵啟動溫度時,自動切換成電爐加熱制熱。每間氣候室的送風(fēng)系統(tǒng)中獨立安裝一套變頻風(fēng)管式空調(diào)機(jī)組,進(jìn)行制冷制熱運行,每間氣候室溫度可單獨設(shè)定獨立控制。氣候室的循環(huán)風(fēng)機(jī)采用變頻器驅(qū)動,在計算機(jī)控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)下組成變風(fēng)量系統(tǒng)。根據(jù)負(fù)載特性選用SIE MENS MM43變頻器。根據(jù)性價比選擇了PW M控制方式。由于氣候室的熱負(fù)荷變化較大,單臺變頻空調(diào)無法匹配,故系統(tǒng)設(shè)置了2臺空調(diào),空調(diào)運行的數(shù)量由控制系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷(溫度變化速率進(jìn)行自動切換。3.2濕度控制控制系統(tǒng)根據(jù)濕度設(shè)定值與實際的室內(nèi)濕度變化趨勢,自動確定加濕/除濕模式。(1加濕控制。打開加濕器電源,根據(jù)濕度變化趨勢計算加濕量,輸出加濕器控制模擬量

8、調(diào)節(jié)加濕量。(2除濕控制。停止蒸汽加濕器工作,根據(jù)溫度控制回路的工作狀態(tài),強(qiáng)制空調(diào)處于制冷除濕模式。相應(yīng)的溫差由電爐加熱補(bǔ)償。3.3C O2控制根據(jù)CO2設(shè)定值與實際的室內(nèi)C O2變化趨勢,控制系統(tǒng)自動確定加C O2/除CO2模式;(1加C O2控制。根據(jù)CO2變化趨勢計算加C O2量,輸出PW M開關(guān)信號,控制CO2電磁閥調(diào)節(jié)加C O2量;(2除CO2控制。由于植物生長的原因,氣候室內(nèi)的C O2含量超過設(shè)定值時,采取增加新風(fēng)量的方式進(jìn)行調(diào)控。3.4光(照度控制培養(yǎng)架型氣候室采用可調(diào)光型電子整流器,該整流器采用110V(>0.6mA/只直流電壓控制,對應(yīng)光照強(qiáng)度變化為3%100%,為與P

9、LC模擬量模塊輸出能力匹配,中間應(yīng)加入驅(qū)動單元(按6只培養(yǎng)架計,需驅(qū)動電流172.8 m A,每只培養(yǎng)架的燈電源按三相電源配置,每間氣候室的燈電源設(shè)PLC控制的固態(tài)繼電器。4人工氣候室軟件設(shè)計人工氣候室軟件設(shè)計主要為下位機(jī)PLC程序設(shè)計與上位機(jī)組態(tài)軟件程序設(shè)計。4.1PLC程序設(shè)計PLC軟件控制流程圖,如圖2所示。主要模塊的功能為:(1運行初始化模塊對設(shè)定值、狀態(tài)字、歷史數(shù)據(jù)外的數(shù)據(jù)區(qū)清0,讀取參數(shù)默認(rèn)設(shè)置,一般測量的參數(shù)設(shè)置,報警參數(shù)極限值,系統(tǒng)運行模式判斷。(2溫度模式判斷溫度模式初入判斷,制冷制熱模式判斷,當(dāng)溫度偏差小于0,開始制冷,制冷時的差分處理。當(dāng)溫度偏差大于0,開始制熱,制熱時的

10、差分處理。(3濕度模式判斷濕度模式初入判斷,加濕除濕模式判斷,濕度偏差小于0,開始除濕。當(dāng)濕度偏差大于0,開始加濕。置加濕參數(shù)初值,計算濕度偏差,濕度控制時間比例輸出。(4光照度處理程序 圖2PLC程序圖如當(dāng)前時間在某段控制時間之內(nèi),置燈光標(biāo)志位。初次開燈時,先開到最大,同時開冷卻風(fēng)閥30 s。燈冷卻故障則報警。(5CO2處理程序CO2異常時關(guān)閉;C O2濃度偏低時,增加濃度,計算濃度增加的PW M值。C O2濃度偏高,減少CO2,計算濃度減少的新風(fēng)閥的開度值。(6加熱處理程度室外溫度過低,用加熱器制熱,除濕時打開加熱器補(bǔ)償。(7I/O控制輸出處理設(shè)置發(fā)送間隔計數(shù)器初值為30,如果本次輸出與上

11、次輸出相同,發(fā)送間隔計數(shù)器值減10。如發(fā)送間隔計數(shù)器小于0或上一次發(fā)送錯誤,則發(fā)置送時間計數(shù)器值為30,并發(fā)送I/O數(shù)據(jù)。4.2組態(tài)程序設(shè)計組態(tài)程序主要功能是: (1集中顯示所有氣候室的運行狀態(tài);(2保存所有氣候室的運行參數(shù);(3設(shè)定修改所有氣候室的控制參數(shù);(4對一些復(fù)雜的控制模式提供運算支持;(5對一些在觸摸屏上操作困難的設(shè)置提供支持;(6提供數(shù)據(jù)查詢和打印運行報告的功能;(7監(jiān)控所有氣候室的運行狀況,發(fā)生異常情況進(jìn)行報警;(8提供實驗室運行管理功能(如氣候室分配、實驗進(jìn)程管理;(9傳送實時數(shù)據(jù)及相關(guān)報警參數(shù)。組態(tài)軟件的工作流程圖如圖3所示。圖3組態(tài)軟件程序樣圖組態(tài)軟件的界面圖之一如圖4所

12、示。從界面上可以方便的監(jiān)控各氣候室內(nèi)的溫度、濕度、光照度、C O2含量等實時數(shù)據(jù),歷史數(shù)據(jù),設(shè)定數(shù)據(jù)及系統(tǒng)運行情況。圖4組態(tài)軟件界面 先進(jìn)制造技術(shù)基于CAE、DOE和模糊加權(quán)的注塑成型工藝參數(shù)的優(yōu)化配置楊煒1,2,胡樹根2,金光3(1.寧波工程學(xué)院機(jī)械系,浙江寧波315010;2.浙江大學(xué)機(jī)械與能源工程學(xué)院,浙江杭州310027;3.寧波大學(xué)信息學(xué)院,浙江寧波315211摘要:從改進(jìn)傳統(tǒng)的試模方法、降低試模成本的思想出發(fā),將CAE和DOE技術(shù)引入注塑成型參數(shù)配置和優(yōu)化中,在正交試驗基礎(chǔ)上初選出試驗產(chǎn)品較優(yōu)的成型參數(shù);同時采用模糊加權(quán)綜合評價方法,解決多指標(biāo)評價中權(quán)值確定問題,并用試驗驗證了該方

13、法的有效性。關(guān)鍵詞:注塑成型;優(yōu)化;計算機(jī)輔助工程;試驗設(shè)計;模糊加權(quán)中圖分類號:TP391.7;TQ320.66文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1001-4551(200406-0037-04Setup and Optimization of the Parameters in Injection MoldingBased on CAE,DOE and Fuzzy W eightsYANG Wei1,2,HU Shu-gen2,JIN Guang3(1.Depar tment of Mechanical Engineer ing,Ningb o College of Technology,Ningb

14、o315010,China;2.College o f M echanical and Energy Engineering,Zhejiang University,Hang zhou310027,China;3.Faculty of Infor mation Science and Technology,Ningb o University,Ningbo315211,ChinaA bstract:The process parameters of injection molding affect the qualities of plastic parts and productivitie

15、s directl y.In con-sideration of impoving traditional method and reduction of the costs,CAE and DOE are introduced into the setup and optimization of molding parameters.In this way,initial optimal moldin g parameters are obtained.On the other hand,comprehensive valuation equation of fuzzy weight is

16、helpful to determine the weight of muli-target valuation.And the result of CAE experiment proves the ideas in the papers effective finally.Key words:injection molding;optimization;C AE;DOE;fuzzy weights收稿日期:2004-03-04修訂日期:2004-04-12作者簡介:楊煒(1975-,女,浙江嘉興人,實驗師,浙江大學(xué)碩士研究生,研究方向為模具CAD/CA M和人工智能。5結(jié)束語系統(tǒng)采用智能網(wǎng)絡(luò)型環(huán)境控制,以PLC控制單元為核心,在計算機(jī)PI D算法的控制下,采用先進(jìn)的智能傳感和變頻控制技術(shù),對溫度、濕度、光照、C O2等進(jìn)行精確控制和過程記錄。模擬自然環(huán)境溫度、濕度、光照和CO2的變化,按設(shè)定曲線對溫度和光照進(jìn)行