中空玻璃高溫高濕檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙 靜 孫 靜

（1、沈陽(yáng)合興檢測(cè)設(shè)備有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000 2、于洪區(qū)司法局，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

前言

中空玻璃是兩片或多片玻璃以有效支撐均勻隔開并周邊粘接密封，使玻璃層間形成有干燥氣體空間的制品。近幾年來(lái)，隨著建筑節(jié)能法規(guī)的出臺(tái)，我國(guó)對(duì)建筑節(jié)能越來(lái)越重視。為了節(jié)約能源，很多工業(yè)領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域都在研究、中空玻璃的性能。高溫高濕耐久性試驗(yàn)是檢驗(yàn)中空玻璃在高溫高濕環(huán)境下的耐久性能，試樣經(jīng)高溫高濕及溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮，強(qiáng)制水氣進(jìn)入試樣內(nèi)部，試驗(yàn)后根據(jù)露點(diǎn)測(cè)試確定該項(xiàng)性能的優(yōu)劣；是用來(lái)衡量中空玻璃的性能的重要參數(shù)，因此，導(dǎo)熱性能的精確測(cè)定對(duì)于環(huán)境工程、建筑工程、工業(yè)工程、科研、節(jié)能等都有重要意義。因此，準(zhǔn)確測(cè)定該參數(shù)是十分必要的。

本文著重介紹了該檢測(cè)設(shè)備的系統(tǒng)工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高溫高濕試驗(yàn)機(jī)采用兩箱式上下結(jié)構(gòu)，上箱為工作箱、控制面板和電氣控制箱；下箱由制冷機(jī)組和冷熱水箱組成。

試驗(yàn)要求對(duì)溫度、濕度進(jìn)行控制，為了實(shí)施有效控制，一是要實(shí)施溫度信息采集，二是要實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)控制，監(jiān)控系統(tǒng)是以PLC+觸模屏為核心的監(jiān)測(cè)與調(diào)控；系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，它主要是由觸摸屏、PLC（可編程序控制器）、采集模塊、輸入單元、控制單元等組成。

圖1 控制系統(tǒng)框

圖2 采集回路原理

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)包括3 大部分：總控回路設(shè)計(jì)、控制回路設(shè)計(jì)、采集回路設(shè)計(jì)。

2.1 主控回路的設(shè)計(jì)

主控回路主要包括空氣斷路器、控制觸點(diǎn)及制冷機(jī)、水泵、排風(fēng)扇、加熱器等組成；

其中制冷機(jī)用于給冷水箱的水制冷，冷水箱里的水經(jīng)過(guò)冷水泵、冷水箱上水電磁閥和加熱器一起用于調(diào)節(jié)工作箱里的水溫和濕度；

2.2 控制回路的設(shè)計(jì)

控制回路主要包括PLC 輸入單元、輸出單元、直流電源、固態(tài)繼電器、接觸器、中間繼電器等組成；其中上位機(jī)觸模屏通過(guò)通訊電纜與PLC 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，PLC的輸出觸點(diǎn)是通過(guò)PLC 內(nèi)部的微處理器、存儲(chǔ)器進(jìn)行邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等功能控制其動(dòng)作的。

2.3 采集回路的設(shè)計(jì)

采集回路主要包括模擬輸入插卡AD2、直流電源、溫度變送器、濕度變送器等組成；采集回路原理圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)上位機(jī)和下位機(jī)的設(shè)計(jì)。

3.1 系統(tǒng)的控制過(guò)程

觸模觸模屏上操作顯示畫面的工作箱“啟動(dòng)”鍵，工作箱開始工作，熱水泵、熱回水閥工作，按升溫速度控制直流電磁閥的通斷，到計(jì)時(shí)器為140min時(shí)熱水泵、熱回水閥停止工作，此時(shí)冷水泵、冷回水閥開始工作，按降溫速度控制2#直流電磁閥的通斷，到計(jì)時(shí)器為180min時(shí)冷水泵、冷回水閥停止工作，計(jì)數(shù)器計(jì)一個(gè)數(shù)；此時(shí)熱水泵、熱回水閥開始工作，……，巡環(huán)試驗(yàn)進(jìn)行224次循環(huán)后，試驗(yàn)結(jié)束。

3.2 上位機(jī)（觸模屏）部分

上位機(jī)的程序采用HITECH_ADP V6.2、0、00 設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)下達(dá)指令、傳輸各的設(shè)定值、用與溫度、濕度、工作時(shí)間、循環(huán)次數(shù)顯示等，同時(shí)加入歷史趨勢(shì)圖，對(duì)采集的溫度按時(shí)間顯示，可直觀的時(shí)時(shí)查看控溫曲線圖，發(fā)現(xiàn)溫控曲線有偏離可通過(guò)上位機(jī)的參數(shù)設(shè)定畫面設(shè)定新的升溫或降溫速率值；避免了由于設(shè)備由于使用環(huán)境不同、季節(jié)不通等因素給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的誤差。

圖3 實(shí)驗(yàn)曲線走勢(shì)圖

3.3 下位機(jī)（PLC）程序設(shè)計(jì)方案

高溫高濕耐久性試驗(yàn)要求：試驗(yàn)進(jìn)行224次循環(huán)，每個(gè)循環(huán)分為兩個(gè)接段加熱階段：時(shí)間為 140min ±1min,在 90min ±1min 內(nèi)將箱內(nèi)溫度升高到55℃±3℃，其余時(shí)間保溫。

冷卻階段：時(shí)間為40min ±1min,在30min ±1min 內(nèi)將箱內(nèi)溫度降低到25℃±3℃，其余時(shí)間保溫。

圖4 調(diào)控溫度流程

3.4 實(shí)時(shí)調(diào)控溫度流程圖

為了更好的按要求實(shí)時(shí)調(diào)控溫度，更準(zhǔn)確、更有效滿足試驗(yàn)的要求。本文的設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)的用開、關(guān)觸點(diǎn)輸出控制或PID 控制方式，進(jìn)而采用逐漸逼進(jìn)的增值、減值方式按試驗(yàn)曲線調(diào)控溫度；調(diào)控溫度流程圖如圖4。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要分析了基于GB/T11944-2002《中空玻璃》<高溫高濕耐久性試驗(yàn)>的高性能要求，采用了全新理念的控制方式，由于隨時(shí)可設(shè)定升溫及降溫的速率，達(dá)到隨時(shí)調(diào)控工作箱的溫度，有效的解決了不受外界干擾給試驗(yàn)帶來(lái)的誤差，經(jīng)過(guò)廣泛的試驗(yàn)并與別的類似裝置相互參照測(cè)量后，試驗(yàn)證明，本檢測(cè)裝置完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，具有一定實(shí)時(shí)高精度性能，在檢驗(yàn)中空玻璃在高溫高濕環(huán)境下的耐久性能的方面起到了關(guān)鍵性作用，對(duì)于合理選材、節(jié)約能源提供了保障。

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T11944-2002《中空玻璃》

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5226.1--2002/IEC60204-1：2000 機(jī)械安全 機(jī)械電氣設(shè)備《第1 部分：通用技術(shù)條件》

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2611--2007《試驗(yàn)機(jī)：通用技術(shù)要求》