高低溫試驗箱集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)
關(guān)鍵詞：環(huán)境試驗 高低溫試驗箱 集中監(jiān)控 RS485

摘要：論述了一種基于環(huán)境實驗室的高低溫試驗箱集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)。一個應(yīng)用型的環(huán)境實驗室通常有大量的高低溫試驗箱，對這些高低溫試驗箱集中控制系統(tǒng)都將面臨如下問題:不同協(xié)議類型；不同連接端口；不同操作方法；分布區(qū)域較大。針對不同環(huán)境實驗室內(nèi)高低溫試驗箱集中控制需求的需要，本文通過RS232轉(zhuǎn)RS485接口和基于Visual Basic軟件自行開發(fā)應(yīng)用軟件實現(xiàn)了對國防工業(yè)某研究所環(huán)境實驗室內(nèi)10余臺環(huán)境試驗箱的監(jiān)視和控制。經(jīng)過一年來的運(yùn)行，該系統(tǒng)將高低溫試驗箱的使用效率提高了60%且減低人工成本30%以上。

高低溫沖擊試驗箱制冷系統(tǒng)：

1、制冷系統(tǒng)及壓縮機(jī)：為了保證試驗箱降溫速率和低溫度的要求，本試驗箱采用一套進(jìn)口德國谷輪半封閉壓縮機(jī)所組成的二元復(fù)疊式水冷制冷系統(tǒng)。復(fù)疊式冷 系統(tǒng)包含一個高溫制冷循環(huán)和一個低溫制冷循環(huán)，其連接容器為蒸發(fā)冷凝器，蒸發(fā)冷凝器是也到能量傳遞的作用，將工作室內(nèi)熱能通過兩級制冷系統(tǒng)傳遞出去，實現(xiàn)隆溫的目的。制冷系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用能量調(diào)節(jié)技術(shù)，一種行之有效的處理方式既能保證在制冷機(jī)組正常運(yùn)行的情況下又能對制冷系統(tǒng)的能耗及制冷量進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，使制冷系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用和故障率下降到較為經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)。

2、制冷工作原理：高低制冷循環(huán)均采用逆卡若循環(huán)，該循環(huán)由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。其過程如下：制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)絕熱壓縮到較高的壓力，消耗了功使排氣溫度升高，之后制冷劑經(jīng)冷凝器等溫地和四周介質(zhì)進(jìn)行熱交換，將熱量傳給四周介質(zhì)。后制冷劑經(jīng)閥絕熱膨脹做功，這時制冷劑溫度降低。后制冷劑通過蒸發(fā)器等溫地從溫度較高的物體吸熱，使被冷卻物體溫度降低。此循環(huán)周而復(fù)始從而達(dá)到降溫之目的。

3、制冷劑：采用DUPONT公司R502（高溫循環(huán)）、R23（低溫循環(huán)）；

4、輔助件：膨脹閥（美國SPORLAN），電磁閥（意大利CASTEL）；過濾器（美國SPORLAN）；壓力控制器（英美RANCO）；油分離器（歐美ALCO）等制冷配件均采用進(jìn)口件。高低溫沖擊試驗箱空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)空氣調(diào)節(jié)方式：強(qiáng)制通風(fēng)內(nèi)平衡調(diào)溫法（BTC）。該方法即指在制冷系統(tǒng)連續(xù)工作的情況下，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定之溫度點通過PID自動運(yùn)算輸出的結(jié)果去控制加熱器的輸出量，終達(dá)到一種動態(tài)平衡。

1、空氣循環(huán)裝置：內(nèi)置空調(diào)間、循環(huán)風(fēng)道及長軸離心式通風(fēng)機(jī)，使用的制冷機(jī)和能量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過通風(fēng)機(jī)進(jìn)行有效的交換，達(dá)到溫度變化之目的。通過改善空氣的氣流，提高了空氣流量及與加熱器和空氣表冷器的熱交換能力，從而大幅改善了試驗箱的溫度均勻度。

2、加熱方式：鎳鉻合金絲電加熱器；

3、空氣冷卻方式：多級膜片式空氣熱交換器