中空玻璃高溫高濕檢測裝置設計與實現

趙 靜 孫 靜

（1、沈陽合興檢測設備有限公司，遼寧 沈陽 110000 2、于洪區司法局，遼寧 沈陽 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，隨著建筑節能法規的出臺，我國對建筑節能越來越重視。為了節約能源，很多工業領域、建筑領域都在研究、中空玻璃的性能。高溫高濕耐久性試驗是檢驗中空玻璃在高溫高濕環境下的耐久性能，試樣經高溫高濕及溫度變化產生熱脹冷縮，強制水氣進入試樣內部，試驗后根據露點測試確定該項性能的優劣；是用來衡量中空玻璃的性能的重要參數，因此，導熱性能的精確測定對于環境工程、建筑工程、工業工程、科研、節能等都有重要意義。因此，準確測定該參數是十分必要的。

本文著重介紹了該檢測設備的系統工作原理及結構設計、系統的硬件設計、系統的軟件設計。

1 系統工作原理及結構設計

高溫高濕試驗機采用兩箱式上下結構，上箱為工作箱、控制面板和電氣控制箱；下箱由制冷機組和冷熱水箱組成。

試驗要求對溫度、濕度進行控制，為了實施有效控制，一是要實施溫度信息采集，二是要實現對溫度的實時控制，監控系統是以PLC+觸模屏為核心的監測與調控；系統原理結構框圖如圖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 控制系統框

圖2 采集回路原理

2 系統的硬件設計

系統硬件電路設計包括3 大部分：總控回路設計、控制回路設計、采集回路設計。

2.1 主控回路的設計

主控回路主要包括空氣斷路器、控制觸點及制冷機、水泵、排風扇、加熱器等組成；

其中制冷機用于給冷水箱的水制冷，冷水箱里的水經過冷水泵、冷水箱上水電磁閥和加熱器一起用于調節工作箱里的水溫和濕度；

2.2 控制回路的設計

控制回路主要包括PLC 輸入單元、輸出單元、直流電源、固態繼電器、接觸器、中間繼電器等組成；其中上位機觸模屏通過通訊電纜與PLC 進行數據通信，PLC的輸出觸點是通過PLC 內部的微處理器、存儲器進行邏輯運算、定時、計數、數據計算、數據處理等功能控制其動作的。

2.3 采集回路的設計

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 系統的軟件設計

軟件設計包括系統上位機和下位機的設計。

3.1 系統的控制過程

觸模觸模屏上操作顯示畫面的工作箱“啟動”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，到計時器為140min時熱水泵、熱回水閥停止工作，此時冷水泵、冷回水閥開始工作，按降溫速度控制2#直流電磁閥的通斷，到計時器為180min時冷水泵、冷回水閥停止工作，計數器計一個數；此時熱水泵、熱回水閥開始工作，……，巡環試驗進行224次循環后，試驗結束。

3.2 上位機（觸模屏）部分

上位機的程序采用HITECH_ADP V6.2、0、00 設計，主要實現對下位機下達指令、傳輸各的設定值、用與溫度、濕度、工作時間、循環次數顯示等，同時加入歷史趨勢圖，對采集的溫度按時間顯示，可直觀的時時查看控溫曲線圖，發現溫控曲線有偏離可通過上位機的參數設定畫面設定新的升溫或降溫速率值；避免了由于設備由于使用環境不同、季節不通等因素給實驗帶來的誤差。

圖3 實驗曲線走勢圖

3.3 下位機（PLC）程序設計方案

高溫高濕耐久性試驗要求：試驗進行224次循環，每個循環分為兩個接段加熱階段：時間為 140min ±1min,在 90min ±1min 內將箱內溫度升高到55℃±3℃，其余時間保溫。

冷卻階段：時間為40min ±1min,在30min ±1min 內將箱內溫度降低到25℃±3℃，其余時間保溫。

圖4 調控溫度流程

3.4 實時調控溫度流程圖

為了更好的按要求實時調控溫度，更準確、更有效滿足試驗的要求。本文的設計改變了傳統的用開、關觸點輸出控制或PID 控制方式，進而采用逐漸逼進的增值、減值方式按試驗曲線調控溫度；調控溫度流程圖如圖4。

4 結束語

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>的高性能要求，采用了全新理念的控制方式，由于隨時可設定升溫及降溫的速率，達到隨時調控工作箱的溫度，有效的解決了不受外界干擾給試驗帶來的誤差，經過廣泛的試驗并與別的類似裝置相互參照測量后，試驗證明，本檢測裝置完全符合標準要求，具有一定實時高精度性能，在檢驗中空玻璃在高溫高濕環境下的耐久性能的方面起到了關鍵性作用，對于合理選材、節約能源提供了保障。

[1]中華人民共和國國家標準GB/T11944-2002《中空玻璃》

[2]中華人民共和國國家標準GB5226.1--2002/IEC60204-1：2000 機械安全 機械電氣設備《第1 部分：通用技術條件》

[3]中華人民共和國國家標準GB/T2611--2007《試驗機：通用技術要求》