控制系统的优化设计

小型高低温试验箱控制系统的优化设计原则是功能实用、操作简易、安全可靠和成本低廉。图1为控制系统操作流程图。

时控系统为可编程时间控制器, 具有时钟校正、常开、常断、单项试验时间设定和循环试验计次计时自动控制等功能。不同时间量的循环一组可设定9对, 9对的再重复循环可无限计次进行。由于是可编程系统, 因而对已设定的内容既可随时检查, 也可按需修改已设定值, 只要不是交叉设置, 系统便能正常工作。时钟和所设置的内容及其工作状态均可在液晶屏上按需显示。时控系统与温控系统对加热与制冷的驱动系统构成与门控制。温度控制系统为电脑数显控温器。高温试验时通过对加热系统的通、断控制来达到升温和保温的目的。PTC发热元件允许频繁开停, 因而只要传感器的灵敏度足够高, 无须比例控制, 便可确保在保温状态下温度波动值不大于±0.5℃。低温试验时, 由于压缩制冷系统具有较大的热惯性, 而且压缩机不能频繁开停, 如果依靠压缩机的开停来控制保温工作状态, 温度波动度将大大超标。因此, 让压缩制冷系统处于常通工作状态, 在低温保温时, 启动允许频繁开停的加热驱动系统, 通过加热补偿来防止温度过冲, 从而使低温保温工作状态能达到温度波动度≤±0.2℃的高水平。作高低温循环温度试验时, 高温保温温度和低温保温温度在电脑数显控温器上分别设置, 高温试验和低温试验的延续时间也在可编程时控器上分别设置, 当系统接收到“循环”操作指令时, 便按设定的温度与时间轮流工作, 如指令首先作低温试验, 则工作流程为:第一次制冷降温→第一次制冷保温直到低温试验时间用完→第一次加热升温→第一次加热保温直至高温试验时间用完→第二次制冷降温……, 如此循环下去, 直至设定的循环次数与试验时间用完为止。安全保护主要是指防止因过热而损毁设备, 为此需内置极限温度超温防护系统, 一旦箱温超过极限温度值, 超温防护系统便自动切断驱动系统的强电供应, 中止热电换能器工作, 同时开始声光报警, 提示操作人员进行检查和维修。其次是防止频繁启动压缩机造成卡死过流, 因而内置了断电自动延时保护功能, 即压缩机在跳电状态下停机后必须延时5min才能重新启动。延时过程中, 有LED显示工作状态。为了避免初始通电的无效等待, 设置了人工干预的“速动”按键, 可提前中止延时。时控系统由液晶屏幕显示各种时间数据, 温控系统由LED数字显示各种温度数据, 同时制冷、加热、循环、延时、速动、搅拌、告警等各种工作状态亦分别由各相关的LED发光管予以指示。