快速溫度變化試驗(yàn)箱控制系統(tǒng)軟件程序包括兩部分：PLC程序和溫控器程序。控制軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。PLC程序是在STEP7 V 4.0環(huán)境下，使用梯形圖語言進(jìn)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(jī)、加熱器、電磁閥等被控對(duì)象，使其按照一定的控制要求實(shí)現(xiàn)邏輯順序控制。PLC程序主要的子程序有自動(dòng)運(yùn)行、報(bào)警處理和輔助功能等。
自動(dòng)運(yùn)行主要包含壓縮機(jī)運(yùn)行、加熱器運(yùn)行、電磁閥運(yùn)行等三部分。設(shè)備在調(diào)試的過程中，可以使用手動(dòng)控制；當(dāng)設(shè)備在做定點(diǎn)試驗(yàn)或循環(huán)程序試驗(yàn)時(shí)，用戶通過觸摸屏設(shè)定好試驗(yàn)溫度和試驗(yàn)程序以后，系統(tǒng)將執(zhí)行自動(dòng)運(yùn)行程序。根據(jù)控溫系統(tǒng)的工作要求，PLC控制器會(huì)根據(jù)程序的邏輯控制關(guān)系來實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)旁通閥、制冷閥等各個(gè)電磁閥、制冷壓縮機(jī)、加熱器的啟?？刂?。對(duì)于兩級(jí)制冷壓縮機(jī)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(jí)壓縮機(jī)必須在高溫級(jí)壓縮機(jī)開啟以后，通過一定的延時(shí)才能啟動(dòng)，從而保證了系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
 

 
 
為了保證快速溫度變化試驗(yàn)箱的安全運(yùn)行，該控制系統(tǒng)設(shè)置了大量的報(bào)警信息，如相序報(bào)警、壓縮機(jī)過載報(bào)警、加熱器過載報(bào)警、超溫報(bào)警、高低壓報(bào)警、水流量報(bào)警等十多個(gè)報(bào)警信息。當(dāng)有報(bào)警信息輸入時(shí)，PLC會(huì)根據(jù)不同的報(bào)警信號(hào)做出不同的處理，同時(shí)這些報(bào)警信號(hào)也會(huì)傳送給溫控器，通過觸摸屏實(shí)時(shí)顯示報(bào)警信息，并提醒用戶及時(shí)解除報(bào)警。除此以外，PLC程序還完成了對(duì)玻璃加熱器、門加熱器、照明燈、蜂鳴器等輔助設(shè)施的控制。
 

 
 
 
由于優(yōu)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(shí)，只需通過觸摸屏對(duì)其系統(tǒng)設(shè)置中的一些主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并進(jìn)行相應(yīng)的簡(jiǎn)單邏輯編程即可。主要系統(tǒng)設(shè)置包括報(bào)警設(shè)置、Is溫度設(shè)置、E VT設(shè)置、DO設(shè)置以及PID參數(shù)設(shè)置等。由于溫度傳感器檢測(cè)的實(shí)時(shí)溫度信號(hào)僅僅傳送給了溫控器，而沒有進(jìn)入PLC控制器，所以為了讓控制系統(tǒng)更好地運(yùn)行，根據(jù)實(shí)際工作要求，溫控器設(shè)置了大量的溫度偏差報(bào)警，溫度偏差范圍報(bào)警，值溫度報(bào)警等，經(jīng)過簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)聯(lián)，通過溫控器的輸出將信號(hào)傳送到PLC控制器，相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了溫控器與PLC的簡(jiǎn)單的開關(guān)量信號(hào)通訊。系統(tǒng)在控溫階段時(shí)，溫控器會(huì)根據(jù)自身的AT自整定，自動(dòng)計(jì)算出所需要的PID參數(shù)，通過溫控器自身的PID控制來完成對(duì)控溫精度要求的實(shí)現(xiàn)。為了達(dá)到快速升溫和快速降溫的要求，試驗(yàn)箱裝備了大功率的制冷系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。在快速降溫過程中，當(dāng)箱體內(nèi)的溫度接近目標(biāo)溫度時(shí)，系統(tǒng)會(huì)開啟加熱器，通過加熱器產(chǎn)生的熱量去平衡制冷系統(tǒng)所產(chǎn)生的冷量，以此來達(dá)到平穩(wěn)過渡、減少溫度負(fù)過沖的目的。但是，由于溫控器的PID運(yùn)算本身的局限性，通常是當(dāng)溫度出現(xiàn)負(fù)偏差以后才會(huì)快速的增加熱輸出，這樣就很容易出現(xiàn)負(fù)過沖現(xiàn)象。
 
 
 
 
因此，制冷系統(tǒng)增加了一些旁通閥，通過設(shè)定不同的溫度報(bào)警點(diǎn)，在不同溫度點(diǎn)時(shí)開啟不同的旁通閥，以減少進(jìn)入箱體內(nèi)的冷量，從而有效的防止了快速降溫過程中的負(fù)過沖現(xiàn)象。在快速升溫過程中，當(dāng)溫度接近目標(biāo)值以后，PID運(yùn)算才會(huì)減少加熱器的輸出，同樣受PID運(yùn)算的局限性以及加熱器余熱的影響，此時(shí)會(huì)存在溫度正過沖現(xiàn)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(biāo)溫度時(shí)，逐漸減少加熱器的組數(shù)，從而有效的解決了正過沖現(xiàn)象。另外，根據(jù)用戶的要求，通過溫控器上的以太網(wǎng)接口與上位機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和控制。
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