簡介快速溫度變化試驗箱控制系統(tǒng)設(shè)計思路

快速溫度變化試驗箱，也簡稱為快速溫變箱，快速溫變試驗箱，是一種在短時間內(nèi)提供高、低溫快速變化的環(huán)境試驗設(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)品進行快速溫度變化環(huán)境的性能測試、篩選或考核試驗。快速溫變箱除了滿足升降溫速率的要求外，還對試驗箱能夠?qū)崿F(xiàn)快速的線性變溫以及防止溫度過沖和保持溫度穩(wěn)定性有一定的要求，因此對控制系統(tǒng)提出了較高的要求。

快速溫度變化試驗箱控制系統(tǒng)由PLC及溫濕度控制器、按鈕開關(guān)、傳感器、壓縮機（二元復(fù)疊式）、加熱器、循環(huán)風(fēng)機、報警器、照明燈、電磁閥等組成。框架結(jié)構(gòu)如下：

在控溫工作時，溫濕度控制器會根據(jù)箱體內(nèi)實際溫度的上下波動而控制加熱器的頻繁啟動停止，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)計時要選擇固態(tài)繼電器。通過控溫器以及溫控器的輸出來共同控制固態(tài)繼電器的控制元件，從而滿足了對加熱器的控制要求。

為了達到快速升溫和快速降溫的要求，試驗箱裝配了大功率的制冷系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。在速降溫過程中，當(dāng)箱體內(nèi)的溫度接近目標(biāo)溫度時，系統(tǒng)會開啟加熱器，通過加熱器產(chǎn)生的熱量去平衡制冷系統(tǒng)所產(chǎn)生的冷量，以此來達到平穩(wěn)過渡、減少溫度負過沖的目的。但是，由于溫控器的PID運算本身的局限性，通常是當(dāng)溫度出現(xiàn)負偏差以后才會快速的增加熱輸出，這樣就很容易出現(xiàn)負過沖現(xiàn)象。因此，制冷系統(tǒng)增加了一些旁通閥，通過設(shè)定不同的溫度報警點，在不同溫度點時開啟不同的旁通閥，以減少進入箱體內(nèi)的冷量，從而有效的防止了快速降溫過程中的負過沖的現(xiàn)象。

在快速升溫過程中，當(dāng)溫度接近目標(biāo)值以后，PID運輸才會減少加熱器的輸出，同樣受PID運算的局限性以及加熱器余熱的影響，此時會存在溫度過沖的現(xiàn)象。為此，將加熱器分成三組來分別控制，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，逐漸減少加熱器的組數(shù)，從而有效的解決了正過沖的現(xiàn)象。

通過一定的控制系統(tǒng)設(shè)計，我們將溫度變化曲線從控制方式改變前的溫度曲線：

改變后的溫度曲線：

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