CN101751019A - 用于环境模拟的监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于环境模拟的监控系统，该监控系统包括：用于监测环境参数的环境参数监测装置(1)；用于控制环境参数的环境参数控制装置(7)；PLC(3)，用于接收环境参数监测装置(1)的监测结果以及输出开关量；与PLC(3)连接的触摸屏(5)，用于向PLC(3)输入控制信号；由继电器(4)和接触器(6)组成的控制开关(9)，继电器(4)根据PLC(3)输出的开关量吸合接触器(6)，接触器(6)串接在环境参数控制装置(7)的供电电路上用于控制环境参数控制装置(7)的启动和停止。这种监控系统采用了PLC和触摸屏，能够快速接收信号、处理信号、输出开关量等，实现对外界环境的模拟。
Description
技术领域
本发明涉及一种监控系统，更具体地，涉及一种用于环境模块的监控系统。
背景技术
监控系统已广泛运用于各个领域，公共领域中监控系统的功能是保证人员及众多财物设施和重要资料的安全，工业领域中监控系统可用于监控控制整个生产流程或生产过程，采集、分析、处理相关的数据实现生产系统的自动化、智能化运行等。
监控装置还可以用在模拟环境研究实验室中进行室内外各种自然环境的真实模拟，通过改变各种气象因素进而对设置在模拟居住内室的空调进行舒适性、节能性、可靠性等性能的测试及试验，运用监控控制系统进行监控模拟设备的运行，通过对室内外各种参数的采集进而分析比对测试空调机的功能状况。
申请日为2003年3月9日的中国发明专利03240449.2提供了一种高湿气密环境的温度、湿度自动监控装置，该自动监控装置包括温度传感器、单片机、串行接口、温度和湿度控制器以及温度和湿度显示器。由于单片机无法快速接收信号、反馈信号以及大量参数、数据的处理与分析，导致该现有的自动监控装置不能快速有效地监控环境参数，不适用于上述的模拟环境研究实验室中。
发明内容
针对上述现有的监控系统不能快速有效地监控环境参数的缺陷，提供实验室用的能快速有效地监控环境参数的监控装置，具体地，本发明提供一种用于环境模拟的监控装置，该监控装置包括用于测量环境参数的环境参数监测装置、用于控制环境参数的环境参数控制装置，还包括：可编程逻辑控制器(以下简称为PLC)，用于接收所述环境参数监测装置的监测结果以及用于输出开关量；与PLC连接的触摸屏，用于向PLC输入控制信号；由继电器和接触器组成的控制开关，所述继电器根据PLC输出的开关量吸合所述接触器，所述接触器串接在所述环境参数控制装置的供电电路上用于控制所述环境参数控制装置的启动和停止。
优选地：所述环境参数控制装置包括模拟降雨设备和模拟日照设备；所述控制开关包括第一继电器及第一接触器、第二继电器与第二接触器，其中：所述第一接触器串接在所述模拟降雨设备的供电电路上，第一继电器用于吸合所述第一接触器；所述第二接触器串接在所述模拟日照设备的供电电路上，第二继电器用于吸合所述第二接触器。
优选地：所述模拟降雨设备包括降雨喷头、雨量计和流量调节阀，所述雨量计用于监测所述模拟降雨设备的降雨量并将监测结果输送给所述PLC，所述流量调节阀根据控制指令控制调节所述降雨喷头的喷洒量；所述模拟日照设备包括光源、日射仪和调功器，所述日射仪用于监测所述模拟日照设备的日照量并将监测结果输送给所述PLC，所述调功器根据控制指令调节所述光源的功率。
优选地：所述环境参数控制装置还包括模拟风速设备和模拟降雪设备；所述控制开关还包括第三继电器及第三接触器、第四继电器与第四接触器，其中：所述第三接触器串接在所述模拟风速设备的供电电路上，第三继电器用于吸合所述第三接触器；所述第四接触器串接在所述模拟降雪设备的供电电路上，第四继电器用于吸合所述第四接触器。
优选地：所述模拟风速设备包括风机、风速仪和变频器，所述风速仪用于监测所述模拟风速设备的风速并将监测结果输送给所述PLC，所述变频器根据指控指令调节所述风机的功率；所述模拟降雪设备包括降雪机、降雪计和调功器，所述降雪计用于监测所述模拟降雪设备的风速并将监测结果输送给所述PLC，所述调功器根据指控指令调节所述降雪机的功率。
优选地：所述环境参数控制装置还包括模拟雷电设备，所述模拟雷电设备包括功放器、闪电器以及用于调节所述功放器、闪电器的功率大小的调功器；所述控制开关还包括第五继电器和第五接触器，所述第五接触器串接在所述模拟雷电设备的供电电路，第五继电器用于吸合所述第五接触器。
优选地：所述环境参数监测装置包括湿度传感器、温度传感器和温湿度数据采集器，所述温湿度数据采集器用于转换所述湿度传感器和温度传感器的监测数据并将转换后的监测数据传输到PLC。
优选地：所述监控系统还包括监视设备、第六继电器和第六接触器，所述监视设备包括摄像头和显示器，所述摄像头用于拍摄环境参数控制装置的运行状态，并将所述摄像头的视频信号输送给所述可编程逻辑控制器(3)，所述显示器用于接收和显示所述摄像头的视频信号，所述第六接触器串接在所述监视设备的供电电路，第六继电器用于吸合所述第六接触器。
优选地：所述监控系统还包括计算机，所述计算机通过可编程逻辑控制器(3)与所述监视设备连接，接收并存储所述摄像头的视频信号。
优选地：所述计算机通过串口与所述PLC连接，用于向所述PLC输出控制指令，以及通过所述PLC接收所述环境参数监测装置、环境参数控制装置的反馈信号。
与现有的监控系统相比，本发明的监控系统运用了PLC和触摸屏，能够快速接收信号、反馈信号、输出开关量，以及进行大量参数、数据的处理、分析等。从而能够监控多种环境参数，实现对外界环境的模拟。
附图说明
图1是本发明的用于环境模拟的监控系统的框图；
图2是本发明一个实施例的监控系统的示意图；
图3是图2所示环境参数控制装置、监视设备的示意图；
图4是另一个实施例中的触摸屏显示的监控主界面的示意图；
图5是图4所示的实施例中的监控子界面的示意图。
具体实施方式
图1是本发明的用于环境模拟的监控系统的框图，如图1所示，该监控系统包括环境参数监测装置1、PLC 3及其触摸屏5、控制开关9以及环境参数控制装置7。其中，环境参数监测装置1用于测量环境参数；PLC 3是一有接受信号源、输送开关量、反馈模拟参数的重要控制机构，PLC 3用于接收环境参数监测装置1的监测结果，以及输出开关量，所输出的开关量是一较小的微弱电流；触摸屏5与PLC 3连接用于向PLC 3输入控制信号；控制开关9由继电器4和接触器6组成，继电器4可根据PLC 3输出的开关量吸合接触器6，接触器6串接在环境参数控制装置7的供电电路上，用于控制环境参数控制装置7的启动和停止；环境参数控制装置7用于控制环境参数。这种监控系统运用了PLC 3和触摸屏5，能够快速接收多种信号、反馈信号、输出开关量，以及进行大量参数、数据的处理、分析等。从而能够监控多种环境参数，实现对外界环境的模拟。
图2是本发明一个实施例的监控系统的示意图。如图2所示，环境参数监测装置1可包括湿度传感器11、温度传感器12和温湿度数据采集器13，温湿度数据采集器13用于转换湿度传感器11和温度传感器12的监测数据并将转换后的监测数据传输到PLC 3。本领域技术人员应当意识到，环境参数监测装置1还可以包括用于监测其他环境参数的设备。
环境参数控制装置7包括模拟降雨设备71、模拟日照设备72、模拟风速设备73、模拟降雪设备74、模拟雷电设备75。相应地，控制开关9包括第一继电器41及第一接触器61、第二继电器42与第二接触器62、第三继电器43及第三接触器63、第四继电器44及第四接触器64、第五继电器45及第五接触器65。其中，第一接触器61串接在模拟降雨设备71的供电电路上，第一继电器41用于吸合第一接触器61；第二接触器62串接在模拟日照设备72的供电电路上，第二继电器42用于吸合第二接触器62，以此类推。这样，可通过PLC 3方便地控制环境参数控制装置7中的各种设备。类似地，本领域技术人员应当意识到，环境参数控制装置7可以包括上述的其中一种或多种设备，还可以包括用于控制其他环境参数的设备。
控制系统还包括计算机8，计算机8通过串口与PLC 3连接，可向PLC 3输出控制指令，以及通过PLC 3接收环境参数监测装置1、环境参数控制装置7的反馈信号。在一个改进方案中，计算机8安装了本领域常用的组态王监控软件，计算机通过串口与PLC 3连接，采用PPI通信协议，采用组态王监控软件的好处在于：(1)具有丰富的图库及图库开发工具，通过形象简单的组态工作，即可构成所需功能的界面；(2)有大量的驱动接口，支持各种PLC、智能仪表、板卡和现场总线等工控产品；(3)提供一种类似于C语言的编程环境，便于建立语言文本，处理一些简单的算法和操作；(4)内镶了许多控件函数、命令语言供用户调用，支持自定义函数。因此，可利用组态王监控软件实现了各种模拟参量的输入(DI)、输出(DO)。
另外，该控制系统还可以包括监视设备76、第六继电器46和第六接触器66，第六接触器66串接在监视设备76的供电电路，第六继电器46用于吸合第六接触器66。而计算机8还可以与监视设备76连接，接收、显示或者存储监视设备76的视频信号。
图3是图2所示环境参数控制模块7、监视设备76的示意图。如图3所示，模拟降雨设备71包括降雨喷头711、雨量计712和流量调节阀713，雨量计712用于监测模拟降雨设备71的降雨量并将监测结果输送给PLC 3，流量调节阀713根据控制指令控制调节降雨喷头711的喷洒量。流量调节阀713由控制仪(图中未示出)调节，控制仪是本领域常用的一种可改变参数值、输送、接受信号源的仪器，在采用组态王监控软件的情况下，可通过组态王监控软件设置控制仪。模拟降雨设备71可包括多个降雨喷头、多个对应的流量调节阀，该多个降雨喷头、流量调节阀的组合对应着多种降雨环境模拟，例如对应着国家气象规定的“小雨”、“中雨”、“大雨”、“暴雨”这4种降雨环境模拟。
模拟日照设备72包括光源721、日射仪722和调功器723，日射仪722用于监测模拟日照设备72的日照量并将监测结果输送给PLC 3，调功器723根据控制指令调节光源721的功率。类似地，模拟日照设备72可包括多个光源和对应的调功器，该多个光源和对应的调功器的组合分别对应早晨、中午、下午、傍晚各个时间段以及各个季节的太阳照射强度。
模拟风速设备73包括风机731、风速仪732和变频器733，风速仪732用于监测模拟风速设备73的风速并将监测结果输送给PLC 3，变频器733根据指控指令调节风机731的功率。类似地，模拟风速设备73可包括多个风机及多个变频器，该多个风机及多个变频器的组合，对应着微风、强风、大风、暴风各级风力输出。
模拟降雪设备74包括降雪机741、降雪计742和调功器743，降雪计742用于监测模拟降雪设备74的风速并将监测结果输送给PLC 3，调功器743根据指控指令调节降雪机741的功率。类似地，模拟降雪设备74可包括多个降雪机以及多个调功器，该多个降雪机以及多个调功器的组合对应着“小雪”、“中雪”、“大雪”、“暴雪”等多种降雪环境模拟。
模拟雷电设备75包括功放器751、闪电器752以及用于调节功放器751、闪电器752的功率大小的调功器753。模拟雷电设备75用于模拟自然界中雷电所产生瞬间高电压、高电流脉冲，测试电子部件例如空调器所受的电磁干扰状况，以考验电子部件的可靠性、安全性。
监视设备76包括摄像头761和显示器762，摄像头761用于拍摄环境参数控制装置7的运行状态，显示器762用于接收和显示摄像头761的视频信号。
本领域技术人员应当意识到，组态王监控软件可以通过PLC 3调节、控制图3所示的调功器723、743、753以及变频器733等。
下面通过另一个实施例阐述本发明的控制流程。
首先，开启控制电源，触摸屏5自动进入主控画面，触摸屏5显示的监控主界面如图4所示。点击需要监控、控制功能，就会进入相应功能的下一个操作界面。例如，点击“降雪”按键，将会进入降雪监控子界面，如图5所示。
在该实施例中，模拟降雪装置74由21个降雪机组成，并配置风速装置，配合降雪模拟大自然实际状态，降雪分为“小雪”“中雪”、“大雪”、“暴雪”，可用于考验电子部件例如空调器在低温恶劣环境条件下的制热能力及安全性、可靠性。
1)点击“暴雪”功能键，21个降雪装置全部启动，同时进入下一个控制界面，显示当前降雪量及当地气候条件，点击“停止”功能，即停止；
2)点击“小雪”功能键，8个降雪机同时启动，并进入下一个控制界面，显示当前降雪量及当地气候条件，点击“停止”功能，即停止；
3)点击“中雪”功能键，共计13个降雪装置启动，并进入下一个控制界面，显示当前降雪量及当地气候条件，点击“停止”功能，即停止；
4)点击“大雪”功能键，共计18个降雪装置启动，并进入下一个控制界面，显示当前降雪量及当地气候条件，点击“停止”功能，即停止；
5)点击“自定义”功能键，可以单独控制每个降雪机，从而控制具体的降雪量。
以上的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.用于环境模拟的监控系统，包括用于测量环境参数的环境参数监测装置(1)、用于控制环境参数的环境参数控制装置(7)，其特征在于，所述监控系统还包括：
可编程逻辑控制器(3)，用于接收所述环境参数监测装置(1)的监测结果以及用于输出开关量；
与可编程逻辑控制器(3)连接的触摸屏(5)，用于向可编程逻辑控制器(3)输入控制信号；
由继电器(4)和接触器(6)组成的控制开关(9)，所述继电器(4)根据可编程逻辑控制器(3)输出的开关量吸合所述接触器(6)，所述接触器(6)串接在所述环境参数控制装置(7)的供电电路上用于控制所述环境参数控制装置(7)的启动和停止。
2.根据权利要求1所述的用于环境模拟的监控系统，其特征在于：
所述环境参数控制装置(7)包括模拟降雨设备(71)和模拟日照设备(72)；
所述控制开关(9)包括第一继电器(41)及第一接触器(61)、第二继电器(42)与第二接触器(62)，其中：所述第一接触器(61)串接在所述模拟降雨设备(71)的供电电路上，第一继电器(41)用于吸合所述第一接触器(61)；所述第二接触器(62)串接在所述模拟日照设备(72)的供电电路上，第二继电器(42)用于吸合所述第二接触器(62)。
3.根据权利要求2所述的用于环境模拟的监控系统，其特征在于：
所述模拟降雨设备(71)包括降雨喷头(711)、雨量计(712)和流量调节阀(713)，所述雨量计(712)用于监测所述模拟降雨设备(71)的降雨量并将监测结果输送给所述可编程逻辑控制器(3)，所述流量调节阀(713)根据控制指令控制调节所述降雨喷头(711)的喷洒量；
所述模拟日照设备(72)包括光源(721)、日射仪(722)和调功器(723)，所述日射仪(722)用于监测所述模拟日照设备(72)的日照量并将监测结果输送给所述可编程逻辑控制器(3)，所述调功器(723)根据控制指令调节所述光源(721)的功率。
4.根据权利要求3所述的用于环境模拟的监控系统，其特征在于：
所述环境参数控制装置(7)还包括模拟风速设备(73)和模拟降雪设备(74)；
所述控制开关(9)还包括第三继电器(43)及第三接触器(63)、第四继电器(44)与第四接触器(64)，其中：所述第三接触器(63)串接在所述模拟风速设备(73)的供电电路上，第三继电器(43)用于吸合所述第三接触器(63)；所述第四接触器(64)串接在所述模拟降雪设备(74)的供电电路上，第四继电器(44)用于吸合所述第四接触器(64)。
5.根据权利要求4所述的用于环境模拟的监控系统，其特征在于：
所述模拟风速设备(73)包括风机(731)、风速仪(732)和变频器(733)，所述风速仪(732)用于监测所述模拟风速设备(73)的风速并将监测结果输送给所述可编程逻辑控制器(3)，所述变频器(733)根据指控指令调节所述风机(731)的功率；
所述模拟降雪设备(74)包括降雪机(741)、降雪计(742)和调功器(743)，所述降雪计(742)用于监测所述模拟降雪设备(74)的风速并将监测结果输送给所述可编程逻辑控制器(3)，所述调功器(743)根据指控指令调节所述降雪机(741)的功率。
6.根据权利要求5所述的用于环境模拟的监控系统，其特征在于：
所述环境参数控制装置(7)还包括模拟雷电设备(75)，所述模拟雷电设备(75)包括功放器(751)、闪电器(752)以及用于调节所述功放器(751)、闪电器(752)的功率大小的调功器(753)；
所述控制开关(9)还包括第五继电器(45)和第五接触器(65)，所述第五接触器(65)串接在所述模拟雷电设备(75)的供电电路，第五继电器(45)用于吸合所述第五接触器(65)。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的用于环境模拟的监控系统，其特征在于：
所述环境参数监测装置(1)包括湿度传感器(11)、温度传感器(12)和温湿度数据采集器(13)，所述温湿度数据采集器(13)用于转换所述湿度传感器(11)和温度传感器(12)的监测数据并将转换后的监测数据传输到可编程逻辑控制器(3)。
8.根据权利要求7所述的用于环境模拟的监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括：
监视设备(76)，所述监视设备(76)包括摄像头(761)和显示器(762)，所述摄像头(761)用于拍摄环境参数控制装置(7)的运行状态，并将摄像头的视频信号输送给所述可编程逻辑控制器(3)，所述显示器(762)用于接收和显示所述摄像头(761)的视频信号；
第六继电器(46)和第六接触器(66)，所述第六接触器(66)串接在所述监视设备(76)的供电电路，第六继电器(46)用于吸合所述第六接触器(66)。
9.根据权利要求8所述的用于环境模拟的监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括计算机(8)，所述计算机(8)通过可编程逻辑控制器(3)与所述监视设备(76)连接，接收并存储所述摄像头(761)的视频信号。
10.根据权利要求9所述的用于环境模拟的监控系统，其特征在于，所述计算机(8)通过串口与所述可编程逻辑控制器(3)连接，用于向所述可编程逻辑控制器(3)输出控制指令，以及通过所述可编程逻辑控制器(3)接收所述环境参数监测装置(1)、环境参数控制装置(7)的反馈信号。
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