CN104296329A - 高精度标准恒温恒湿实验室控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，用以解决传统实验室恒温恒湿控制系统控制精度低、无法补充新鲜空气的问题，一种高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，包括粗控系统及精控系统，所述粗控系统及精控系统分别与环境空气和标准大气接通，另一端与空调室内机风机相连接；还包括用于调节粗控系统及精控系统的PLC控制系统，所述PLC控制系统一端分别与所述粗控系统上的压缩机及精控系统上的电加热装置、加湿装置相连接，另一端通过转换器与电脑连接；所述PLC控制系统上连接有一个用于产生报警信号的故障报警装置；所述PLC控制系统可以用无笔温湿度自动记录仪代替。

Description

高精度标准恒温恒湿实验室控制系统
技术领域
本发明涉及一种高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，属于恒温恒湿控制领域。
背景技术
传统的实验室恒温恒湿控制系统多采用一体式（精密空调），一体式（精密空调）系统集压缩机、自控系统、加湿加热系统于一身；采用传统的静态位式平衡原理，实施温湿度一步控制,温度低了升温，湿度低了加湿，温度高了用压缩机降温，湿度高了用压缩机降湿。该原理的最大缺点是不能消除温湿度控制的滞后问题，特别是降温降湿采用压缩机，而压缩机不适用于开开停停频繁起动的情况。当温湿度高于标准时，压缩机开动，降到标准时停机。而在高温或高湿的条件下，只要稍一补充新鲜空气，这种温湿度达标的状态便会破坏，压缩机又要开动。而压缩机停了马上再开动是不可能的。压缩机开启最短设定时间为3分钟，因此，为解决这个问题，就必须限制新鲜空气的补入量，以延长平衡达标的时间。事实证明，采用这一控制原理的实验室，存在两个重要问题：
1)、新鲜空气无法补充，工作人员长时间在内工作，会因空气缺氧而不舒服，甚致头晕恶心，严重危害工作人员身体健康；
2)、因严重的滞后问题导致控制精度低。同时加热、加湿、降温、降湿4种情况交替或同时进行，互相干扰，根本达不到高精度的实验室标准要求。为了能把加湿系统组装到主机中，不得不采用结构简单体积小的电极式加湿装置。该加湿装置加湿原理是：不锈钢棒插在一金属容器中，容器内保持一定深度的自来水。不锈钢棒接电源火线，金属容器接电源零线，两者通过自来水形成回路。因不锈钢和水阻值很大，所以一通电，便把水加热产生蒸汽，从而达到加湿的目的。由于从需要加湿到产生蒸汽有一个时间过程，从湿度已达标应停止加湿到加湿蒸汽散尽又有一个时间过程，所以存在严重控制滞后问题，湿度控制很难达到高精度。不仅控制精度低，该加湿方式还有一个不能解决的难题，便是产生水垢的问题。该加湿方法如用杂质少的软水，因几乎不导电而产生不了蒸汽，用硬度大的水蒸发快,但大量水垢难以解决，因此这一加湿装置除要频繁停机除垢外，还要定期报废更新，增加了设备运行故障率属于落后产品。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供一种高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，解决了传统实验室恒温恒湿控制系统控制精度低、无法补充新鲜空气的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，包括粗控系统及精控系统，所述粗控系统及精控系统分别与环境空气和标准大气接通，另一端与空调室内机风机相连接。
进一步的，所述粗控系统依次连接有用于感应室外空气的温湿度的风道传感器、用于将风道传感器的感应信号转化成电信号的控制板电路、用于接收控制板电路的电信号，并将接收到的电信号转化成变频信号的变频器及用于接收变频器变频信号的压缩机，通过变频信号保证压缩机的输出功率能够连续调节，并将压缩机压缩后的空气传送至空调室内机风机，从而达到降温去湿的功能。
进一步的，所述精控系统包括：室内传感器、温度调控系统及湿度调控系统，标准大气通过室内传感器后，传感器信号分为两个支路，一个支路与所述温度调控系统连接，另一个支路与所述湿度调控系统连接，所述温度调控系统和所述湿度调控系统通过空调室内机风机分别为实验室内调节温度和湿度。
进一步的，所述精控系统为PID调节控制系统，经过调温调湿后的空气经过实验室后，与标准大气连通，形成一个循环。
进一步的，所述温度调控系统依次连接为用于调控指示温度的温度调节装置、第一固态继电器及电加热装置。
进一步的，所述湿度调控系统依次连接有用于调控指示湿度的湿度调节装置、第二固态继电器及加湿装置。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，所述加湿装置上连接有一个用于对加湿装置用水进行净化的净水过滤器。
进一步的，还包括用于调节粗控系统及精控系统的PLC控制系统，所述PLC控制系统一端分别与所述粗控系统上的压缩机、精控系统上的电加热装置、加湿装置相连接及空调室内机风机相连接，另一端通过转换器与电脑连接。
进一步的，所述PLC控制系统上连接有一个用于产生报警信号的故障报警装置。
进一步的，所述PLC控制系统可以用无笔温湿度自动记录仪代替。
本发明的有益效果是：把控制系统的加温、加湿、降温、降湿4项精确控制改进为仅加温、加湿两项精确控制，从而根本上解决了压缩机降温降湿量不能精确控制的问题；由于对仅有的两项加温加湿改进为根据需要量连续地补充，这样便解决了老式控制原理存在的严重滞后问题，使控制精度显著提高；正常运行，温度波动仅为±0.2℃以内，湿度波动也仅为±1%左右。由于这是一种动平衡的控制方法，把新鲜空气补充量的大小变成了仅仅是个设备能力大小的合理选择问题，因此，该控制原理同时具有控制精度高和新鲜空气补充充足的特点；可靠性强，采用可靠的元器件，确保系统可长时间正常工作；本系统具有节能降耗的特点，年平均运行能耗仅为装机总容量的40%以下。
附图说明
图1为本发明实施方式一的工作原理图；
图2为本发明实施方式二的工作原理图；
图3为本发明实施方式三的工作原理图；
图4为本发明粗控系统的结构示意图；
图5为本发明精控系统的结构示意图；
图6为本发明温度调控系统结构示意图；
图7为本发明湿度调控系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图7所示，在本发明提出了一种高精度标准恒温恒湿实验室控制系统的第一实施例中，包括粗控系统、及精控系统，所述粗控系统及精控系统分别与环境空气和标准大气接通，另一端与空调室内机风机相连接，其中粗控系统用于控制实验室内温度，保证实验室内温度低于设定的标准温度。
在粗控系统上依次连接有风道传感器、控制板电路、变频器及压缩机，风道传感器感应到环境空气中温度及湿度，并将感应到的温度及湿度传送给控制板电路，控制板电路将风道传感器的感应信号，转化成电信号，并输送至变频器，通过变频器转化成变频信号，控制压缩机能够根据变频信号连续调节空气的温湿度，保证压缩后的空气温度低于标准设定的温度，然后经过空调室内机风机后，空气进入实验室内部。
由于实验室的空气与标准大气连通，所以此时低于标准设定温度的大气，经过标准大气管路后，与精控系统连接。
精控系统包括室内传感器、温度调控系统及湿度调控系统，温度调控系统依次连接为用于调控指示温度的温度调节装置、第一固态继电器及电加热装置，湿度调控系统依次连接有用于调控指示湿度的湿度调节装置、第二固态继电器及加湿装置，标准大气经过精控系统的室内传感器，感应到标准大气的温度和湿度，并将感应到的温度信号传送至温度调控系统中的温度调节装置，温度调节装置发出温度调节信号，经过第一固态继电器后，传送至电加热装置，室内传感器将感应到的湿度信号传送给湿度调控系统中的湿度调节装置，湿度调节装置发出湿度调节信号，经过第二固态继电器后，传送至加湿装置，经过电加热装置和加湿装置加热加湿后的标准大气经过空调室内机风机，传送至实验室内，从而精控的调节了实验室内部空气的温度及湿度。
在加湿装置上，我们还可以在入水口处安装一个净水过滤器，净水过滤器可以将加湿装置的用水进行净化过滤，保证加湿装置用水的清洁度，防止因水质问题引起的加湿装置出现故障，同时提高加湿后空气的清洁度。
在本控制系统实施例二中，本发明所述的高精度标准恒温恒湿实验室控制系统还包括一个PLC控制系统，本发明内的粗控系统和精控系统分别用PLC控制系统控制，所述PLC控制系统一端分别与所述粗控系统上的压缩机及精控系统上的电加热装置、加湿装置相连接，另一端通过转换器与电脑连接。
在PLC控制系统上还连接有一个用于产生报警信号的故障报警装置，当本发明所述的精度标准恒温恒湿实验室控制系统在运行中出现故障时，能够发出报警信号，从而能够及时的排查故障，保证系统的正常运行。
在本控制系统实施例三中，本发明所述的高精度标准恒温恒湿实验室控制系统的PLC控制系统可以用无笔温湿度自动记录仪代替，该无笔温湿度自动记录仪可以对全部开机运行过程进行监测记录，并将温湿度数据记录在存储装置上，该方案同样可以达到高精度的温湿度标准，且具有操作简单维护方便的特点。
本发明所述的精度标准恒温恒湿实验室控制系统中，其加湿装置可以采用如下方式：
（1）利用生产蒸汽作为加湿汽源，再配电动调节阀控制加湿量；
（2）配备电蒸汽锅炉产生蒸汽，采用电动调节阀控制加湿量；
（3）可选用常压电热式加湿装置作为加湿汽源。
本发明所述的精度标准恒温恒湿实验室控制系统中，其电加热装置可以采用如下方式：
（1）管道式一体加热套作为加热热源；
（2）W型电加热管作为加热热源；
（3）一字型电加热棒作为加热热源。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，其特征在于：包括粗控系统及精控系统，所述粗控系统及精控系统分别与环境空气和标准大气接通，另一端与空调室内机风机相连接。
2.根据权利要求1所述的高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，其特征在于：所述粗控系统依次连接有用于感应室外空气的温湿度的风道传感器、用于将风道传感器的感应信号转化成电信号的控制板电路、用于接收控制板电路的电信号，并将接收到的电信号转化成变频信号的变频器及用于接收变频器变频信号的压缩机，通过变频信号保证压缩机的输出功率能够连续调节，并将压缩机压缩后的空气传送至空调室内机风机，从而达到降温去湿的功能。
3.根据权利要求1所述的高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，其特征在于：所述精控系统包括室内传感器、温度调控系统及湿度调控系统，标准大气通过室内传感器后，传感器信号分为两个支路，一个支路与所述温度调控系统连接，另一个支路与所述湿度调控系统连接，所述温度调控系统和所述湿度调控系统通过空调室内机风机分别为实验室内调节温度和湿度。
4.根据权利要求3所述的高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，其特征在于：所述温度调控系统依次连接为用于调控指示温度的温度调节装置、第一固态继电器及电加热装置。
5.根据权利要求3所述的高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，其特征在于：所述湿度调控系统依次连接有用于调控指示湿度的湿度调节装置、第二固态继电器及加湿装置。
6.根据权利要求5所述的高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，其特征在于：所述加湿装置上连接有一个用于对加湿装置用水进行净化的净水过滤器。
7.根据权利要求3-6中任意一项所述的高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，其特征在于：所述精控系统为PID调节控制系统，经过调温调湿后的空气经过实验室后，与标准大气连通，形成一个循环。
8.根据权利要求1所述的高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，其特征在于：还包括用于调节粗控系统及精控系统的PLC控制系统，所述PLC控制系统一端分别与所述粗控系统上的压缩机、精控系统上的电加热装置、加湿装置相连接及空调室内机风机相连接，另一端通过转换器与电脑连接。
9.根据权利要求8所述的高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，其特征在于：所述PLC控制系统上连接有一个用于产生报警信号的故障报警装置。
10.根据权利要求8所述的高精度标准恒温恒湿实验室控制系统，其特征在于：所述PLC控制系统可以用无笔温湿度自动记录仪代替。
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