簡(jiǎn)介快速溫度變化試驗(yàn)箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

快速溫度變化試驗(yàn)箱，也簡(jiǎn)稱(chēng)為快速溫變箱，快速溫變?cè)囼?yàn)箱，是一種在短時(shí)間內(nèi)提供高、低溫快速變化的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，其溫度變化范圍為-70℃~150℃，升降溫速率一般為5~10℃/min,主要用于電子、電工、通訊、儀器儀表等領(lǐng)域產(chǎn)品進(jìn)行快速溫度變化環(huán)境的性能測(cè)試、篩選或考核試驗(yàn)?？焖贉刈兿涑藵M(mǎn)足升降溫速率的要求外，還對(duì)試驗(yàn)箱能夠?qū)崿F(xiàn)快速的線(xiàn)性變溫以及防止溫度過(guò)沖和保持溫度穩(wěn)定性有一定的要求，因此對(duì)控制系統(tǒng)提出了較高的要求。

快速溫度變化試驗(yàn)箱控制系統(tǒng)由PLC及溫濕度控制器、按鈕開(kāi)關(guān)、傳感器、壓縮機(jī)（二元復(fù)疊式）、加熱器、循環(huán)風(fēng)機(jī)、報(bào)警器、照明燈、電磁閥等組成?？蚣芙Y(jié)構(gòu)如下：

在控溫工作時(shí)，溫濕度控制器會(huì)根據(jù)箱體內(nèi)實(shí)際溫度的上下波動(dòng)而控制加熱器的頻繁啟動(dòng)停止，由于加熱器功率較大，普通的接觸器難以承受頻繁的起停，因此，在硬件設(shè)計(jì)時(shí)要選擇固態(tài)繼電器。通過(guò)控溫器以及溫控器的輸出來(lái)共同控制固態(tài)繼電器的控制元件，從而滿(mǎn)足了對(duì)加熱器的控制要求。

為了達(dá)到快速升溫和快速降溫的要求，試驗(yàn)箱裝配了大功率的制冷系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。在速降溫過(guò)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(kāi)啟加熱器，通過(guò)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(lái)達(dá)到平穩(wěn)過(guò)渡、減少溫度負(fù)過(guò)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(guò)沖現(xiàn)象。因此，制冷系統(tǒng)增加了一些旁通閥，通過(guò)設(shè)定不同的溫度報(bào)警點(diǎn)，在不同溫度點(diǎn)時(shí)開(kāi)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(guò)程中的負(fù)過(guò)沖的現(xiàn)象。

在快速升溫過(guò)程中，當(dāng)溫度接近目標(biāo)值以后，PID運(yùn)輸才會(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)存在溫度過(guò)沖的現(xiàn)象。為此，將加熱器分成三組來(lái)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(guò)沖的現(xiàn)象。

通過(guò)一定的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我們將溫度變化曲線(xiàn)從控制方式改變前的溫度曲線(xiàn)：

改變后的溫度曲線(xiàn)：

通過(guò)控制系統(tǒng)的合理化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了快速溫度變化試驗(yàn)箱的快速平穩(wěn)升降溫的工作過(guò)程，在做程序循環(huán)試驗(yàn)室可得到平穩(wěn)圓滑的溫度變化曲線(xiàn)，同時(shí)保證了試驗(yàn)箱控溫時(shí)的控制精度，采用復(fù)疊式制冷系統(tǒng)，降低了工作能耗。