中空玻璃高温高湿检测装置设计与实现

赵 静 孙 静

（1、沈阳合兴检测设备有限公司，辽宁 沈阳 110000 2、于洪区司法局，辽宁 沈阳 110000）

前言

中空玻璃是两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘接密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品。近几年来，随着建筑节能法规的出台，我国对建筑节能越来越重视。为了节约能源，很多工业领域、建筑领域都在研究、中空玻璃的性能。高温高湿耐久性试验是检验中空玻璃在高温高湿环境下的耐久性能，试样经高温高湿及温度变化产生热胀冷缩，强制水气进入试样内部，试验后根据露点测试确定该项性能的优劣；是用来衡量中空玻璃的性能的重要参数，因此，导热性能的精确测定对于环境工程、建筑工程、工业工程、科研、节能等都有重要意义。因此，准确测定该参数是十分必要的。

本文着重介绍了该检测设备的系统工作原理及结构设计、系统的硬件设计、系统的软件设计。

1 系统工作原理及结构设计

高温高湿试验机采用两箱式上下结构，上箱为工作箱、控制面板和电气控制箱；下箱由制冷机组和冷热水箱组成。

试验要求对温度、湿度进行控制，为了实施有效控制，一是要实施温度信息采集，二是要实现对温度的实时控制，监控系统是以PLC+触模屏为核心的监测与调控；系统原理结构框图如图1所示，它主要是由触摸屏、PLC（可编程序控制器）、采集模块、输入单元、控制单元等组成。

图1 控制系统框

图2 采集回路原理

2 系统的硬件设计

系统硬件电路设计包括3 大部分：总控回路设计、控制回路设计、采集回路设计。

2.1 主控回路的设计

主控回路主要包括空气断路器、控制触点及制冷机、水泵、排风扇、加热器等组成；

其中制冷机用于给冷水箱的水制冷，冷水箱里的水经过冷水泵、冷水箱上水电磁阀和加热器一起用于调节工作箱里的水温和湿度；

2.2 控制回路的设计

控制回路主要包括PLC 输入单元、输出单元、直流电源、固态继电器、接触器、中间继电器等组成；其中上位机触模屏通过通讯电缆与PLC 进行数据通信，PLC的输出触点是通过PLC 内部的微处理器、存储器进行逻辑运算、定时、计数、数据计算、数据处理等功能控制其动作的。

2.3 采集回路的设计

采集回路主要包括模拟输入插卡AD2、直流电源、温度变送器、湿度变送器等组成；采集回路原理图如图2所示。

3 系统的软件设计

软件设计包括系统上位机和下位机的设计。

3.1 系统的控制过程

触模触模屏上操作显示画面的工作箱“启动”键，工作箱开始工作，热水泵、热回水阀工作，按升温速度控制直流电磁阀的通断，到计时器为140min时热水泵、热回水阀停止工作，此时冷水泵、冷回水阀开始工作，按降温速度控制2#直流电磁阀的通断，到计时器为180min时冷水泵、冷回水阀停止工作，计数器计一个数；此时热水泵、热回水阀开始工作，……，巡环试验进行224次循环后，试验结束。

3.2 上位机（触模屏）部分

上位机的程序采用HITECH_ADP V6.2、0、00 设计，主要实现对下位机下达指令、传输各的设定值、用与温度、湿度、工作时间、循环次数显示等，同时加入历史趋势图，对采集的温度按时间显示，可直观的时时查看控温曲线图，发现温控曲线有偏离可通过上位机的参数设定画面设定新的升温或降温速率值；避免了由于设备由于使用环境不同、季节不通等因素给实验带来的误差。

图3 实验曲线走势图

3.3 下位机（PLC）程序设计方案

高温高湿耐久性试验要求：试验进行224次循环，每个循环分为两个接段加热阶段：时间为 140min ±1min,在 90min ±1min 内将箱内温度升高到55℃±3℃，其余时间保温。

冷却阶段：时间为40min ±1min,在30min ±1min 内将箱内温度降低到25℃±3℃，其余时间保温。

图4 调控温度流程

3.4 实时调控温度流程图

为了更好的按要求实时调控温度，更准确、更有效满足试验的要求。本文的设计改变了传统的用开、关触点输出控制或PID 控制方式，进而采用逐渐逼进的增值、减值方式按试验曲线调控温度；调控温度流程图如图4。

4 结束语

本文主要分析了基于GB/T11944-2002《中空玻璃》<高温高湿耐久性试验>的高性能要求，采用了全新理念的控制方式，由于随时可设定升温及降温的速率，达到随时调控工作箱的温度，有效的解决了不受外界干扰给试验带来的误差，经过广泛的试验并与别的类似装置相互参照测量后，试验证明，本检测装置完全符合标准要求，具有一定实时高精度性能，在检验中空玻璃在高温高湿环境下的耐久性能的方面起到了关键性作用，对于合理选材、节约能源提供了保障。

[1]中华人民共和国国家标准GB/T11944-2002《中空玻璃》

[2]中华人民共和国国家标准GB5226.1--2002/IEC60204-1：2000 机械安全 机械电气设备《第1 部分：通用技术条件》

[3]中华人民共和国国家标准GB/T2611--2007《试验机：通用技术要求》