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        大型交變鹽霧試驗室的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

        2023-03-02 13:33:44陳新蘋薛秀美
        環(huán)境技術(shù) 2023年1期
        關(guān)鍵詞:輸入輸出鹽霧試驗室

        陳新蘋,薛秀美

        (工業(yè)和信息化部電子第五研究所,廣州 511370)

        引言

        交變鹽霧試驗是考核裝備防護(hù)層和表面涂層耐腐蝕性指標(biāo)的重要試驗之一,交變鹽霧試驗設(shè)備(亦稱復(fù)合鹽霧試驗箱)是完成交變鹽霧試驗的必備設(shè)施[1-2]。一些艦船、潛艇、沿海用直升機(jī)、航天器等大尺寸整機(jī)、零部件有交變鹽霧試驗需要[3-5],需研制大型交變鹽霧試驗室。為滿足GJB 150A-2009、IEC 60068-2-52:2017、GB/T 2423.18-2021、MIL-STD-810F等標(biāo)準(zhǔn)中的交變鹽霧試驗方法及大試驗內(nèi)容積的要求,確定裝備防護(hù)層和表面涂層的防護(hù)效能、確定鹽沉積對裝備物理特性和電氣特性的影響,按照標(biāo)準(zhǔn)[6]要求成功研制了大型交變鹽霧試驗室及其監(jiān)控系統(tǒng),并已成功應(yīng)用于某第三方檢測實驗室,達(dá)到了考核大型整機(jī)、零部件等產(chǎn)品耐受鹽霧的能力。

        大型交變鹽霧試驗室的主要設(shè)計技術(shù)指標(biāo)如下[7-9]:

        1)試驗溫度范圍:(+20~+60)℃;

        2)鹽霧溫度范圍:(+15~+35)℃;

        3)濕熱能力:(40±2)℃;(93±2)%RH;

        4)干燥能力:(23±2)℃;(45~55)%RH;

        5)溫濕度均勻度: ± 2 ℃、±2 %RH;

        6)鹽霧沉降量:(1~3)ml/80 cm2·h。

        該大型交變鹽霧試驗室在結(jié)構(gòu)上采用了雙室體結(jié)構(gòu),即由鹽霧室和濕熱室兩部分組成,鹽霧室承擔(dān)鹽霧暴露的功能,濕熱室承擔(dān)濕熱和干燥貯存的功能,以達(dá)到鹽霧和濕熱、干燥的循環(huán)試驗要求;在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計上采用工控機(jī)和可編程序控制器(PLC),對鹽霧室和濕熱室同時進(jìn)行控制和監(jiān)測,以達(dá)到高度的可靠性、一體化控制的目的。

        1 監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成

        大型交變鹽霧試驗室監(jiān)控系統(tǒng)分為三個層級:基礎(chǔ)級、過程級、管理級。該監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

        圖1 大型交變鹽霧試驗室監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)架

        基礎(chǔ)級:實現(xiàn)對交變鹽霧試驗室的直接控制、檢測和初步轉(zhuǎn)換,當(dāng)在上位系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下,進(jìn)行緊急處理操作,其主要由拖動電路、傳感器、加濕系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、通風(fēng)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)等組成。

        過程級:它對過程信號進(jìn)行深加工,以滿足控制要求,當(dāng)基礎(chǔ)級出現(xiàn)故障時,進(jìn)行處理操作并回送給上位機(jī)進(jìn)行報警,其主要由PLC組成。

        管理級:通過工控機(jī)實現(xiàn)試驗剖面的輸入、密碼管理、運行、報警、程序控制、顯示等功能,并可通過打印機(jī)輸出過程運行情況,其主要由工控機(jī)、打印機(jī)等組成。工控機(jī)通過RS232總線與過程級的可編程控制器(PLC)進(jìn)行通訊。

        2 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計

        大型交變鹽霧試驗室監(jiān)控系統(tǒng)的軟件主要實現(xiàn)人機(jī)數(shù)據(jù)交換、PID控制算法、信號采集處理控制、輸入輸出狀態(tài)顯示、狀態(tài)報警等功能,包括人機(jī)交互界面系統(tǒng)和測控系統(tǒng)。本文重點介紹人機(jī)交互界面系統(tǒng)和測控系統(tǒng)。

        2.1 人機(jī)交互界面系統(tǒng)

        人機(jī)交互界面系統(tǒng)采用可視組態(tài)軟件實現(xiàn)工作狀態(tài)的監(jiān)視、報警、試驗剖面的輸入等功能,具有友善的人-機(jī)界面及逼真的動態(tài)圖形顯示,主要由首頁、主頁、系統(tǒng)設(shè)置、試驗剖面、數(shù)據(jù)、報表、輸入輸出、歷史趨勢、數(shù)據(jù)、報警、運行/停止、在線幫助等部分組成,動態(tài)顯示試驗的運行情況。人機(jī)交互界面系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

        圖2 人機(jī)交互界面系統(tǒng)構(gòu)成

        1)首頁

        主要顯示該監(jiān)控軟件相關(guān)設(shè)計的信息如軟件版本號、設(shè)計者、所有權(quán)等,用戶輸入用戶名、密碼后可登錄進(jìn)入主頁。

        2)主頁

        主頁包括大型交變鹽霧試驗室的雙室體結(jié)構(gòu),顯示濕熱室的離心風(fēng)機(jī)、制冷機(jī)、加濕器、加熱器、溫度傳感器等的相對位置及動態(tài)運行狀況;顯示鹽霧室的加熱器、噴嘴、鹽水箱、水泡塔、空壓機(jī)、溫度傳感器等的相對位置及動態(tài)運行狀況;顯示試驗運行狀況;修改用戶密碼,管理登錄用戶;當(dāng)設(shè)備有報警時,軟件界面的報警燈會閃爍提示用戶;通過鍵盤鼠標(biāo)進(jìn)入到系統(tǒng)的其它部分。

        3)試驗剖面

        在交變鹽霧試驗剖面畫面設(shè)置用戶的試驗剖面:保存、打開試驗剖面;設(shè)置數(shù)據(jù)記錄時間、掉電保護(hù)時間,設(shè)置報警溫度限;通過鍵盤鼠標(biāo)進(jìn)入到系統(tǒng)的其它部分。

        4)數(shù)據(jù)監(jiān)視

        數(shù)據(jù)監(jiān)視畫面可顯示濕熱室的溫度、相對濕度的實測值及設(shè)定值;顯示鹽霧室的溫度、兩個水泡塔的溫度;顯示加熱、加濕輸出量;進(jìn)入到以EXCEL查看歷史數(shù)據(jù),利用EXCEL打印數(shù)據(jù)及曲線;通過鍵盤鼠標(biāo)進(jìn)入到系統(tǒng)的其它部分。

        5)輸入輸出

        輸入輸出畫面顯示22路輸出及13路輸入狀態(tài);在系統(tǒng)管理員級下,當(dāng)在非運行狀態(tài)時,可強(qiáng)制輸出,利于對拖動電路的調(diào)試、檢查;通過鍵盤鼠標(biāo)進(jìn)入到系統(tǒng)的其它部分。

        6)歷史趨勢

        歷史趨勢顯示設(shè)備在一定的時間段內(nèi)的溫度、相對濕度值;通過鍵盤鼠標(biāo)進(jìn)入到系統(tǒng)的其它部分。

        7)系統(tǒng)設(shè)置

        系統(tǒng)設(shè)置畫面的主要功能是:在系統(tǒng)管理員級下可設(shè)置測量參數(shù);設(shè)置控制參數(shù);可進(jìn)行自整定控制;通過鍵盤鼠標(biāo)進(jìn)入到系統(tǒng)的其它部分。

        8)報警

        畫面顯示報警內(nèi)容,以供查閱詳細(xì)的報警資料。

        9)運行/停止

        當(dāng)在停止?fàn)顟B(tài)時,顯示“運行”;當(dāng)在運行狀態(tài)時,顯示“停止”;需運行或停止時,按鍵會出現(xiàn)一個確認(rèn)畫面,根據(jù)需要進(jìn)行處理。

        10)在線幫助

        在線幫助實現(xiàn)對監(jiān)控系統(tǒng)畫面的操作說明,其目的是幫助用戶盡快掌握和應(yīng)用該系統(tǒng)軟件的操作功能。

        2.2 測控系統(tǒng)

        大型交變鹽霧試驗室監(jiān)控系統(tǒng)的測控系統(tǒng)部分采用在PLC中進(jìn)行編程,主要實現(xiàn)測量計算、PID調(diào)節(jié)、過程控制等功能,包含電路自檢、采集計算、PID控制、輸入輸出控制、通訊等子程序,實現(xiàn)了對鹽霧室和濕熱室兩個室體中的四組溫度傳感器、濕度傳感器的采集計算并上傳到上位機(jī)顯示、對溫度、濕度4路參數(shù)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制、對拖動電路進(jìn)行輸入輸出操作。

        3 結(jié)束語

        本文主要介紹在大型交變鹽霧試驗室中對溫度、相對濕度等過程參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測與控制的系統(tǒng)設(shè)計,實現(xiàn)對交變鹽霧試驗室雙室體的監(jiān)視、控制及對試驗剖面的設(shè)置運行等功能。該監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點是:操作畫面友好、動態(tài)顯示、直觀性強(qiáng)、運行穩(wěn)定可靠,已成功運行于大型交變鹽霧試驗室,如圖3、圖4所示,取得了預(yù)期效果??蔀榻蛔凔}霧試驗等大型試驗設(shè)備的軟件系統(tǒng)設(shè)計提供參考。

        圖3 大型交變鹽霧試驗室

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