一种智能水分饱和器气体输出控制系统及方法与流程

1.本发明涉及水分饱和器技术领域，尤其涉及一种智能水分饱和器气体输出控制系统及方法。


背景技术：

2.水分饱和器是模拟人呼气时所产生的气体温度与湿度的仪器，相关的标准要求模拟人体呼出的气体温度在37℃
±
0.5℃，湿度大于95％rh。
3.目前大部分水分饱和器采用数显温度计控制加热管的方式进行温度控制，由于数显温度计使用的是位式继电器控制，即当水分饱和器内温度低于设置的温度时，继电器闭合加热管开始加热，当水分饱和器内温度到达设置的温度后，继电器断开加热管停止加热，这种控制方式很难达到
±
0.5℃的温度控制，对实验的准确性有着极大的影响，水分饱和器的补水方式是用塑料瓶倒扣的方式，由于呼吸过程中整个系统内部的阻力会发生变化所以水分饱和器内部的水位也会有较大的波动，直接影响温度与湿度的标准要求。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种智能水分饱和器气体输出控制系统及方法，实现对智能水分饱和器输出气体的控制。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一方面，本发明提供一种智能水分饱和器气体输出控制系统，包括plc控制器、液位监测模块、温湿度采集模块、温湿度恒定模块；所述液位监测模块监测水分饱和器主箱体内的液位高度信息并传输到plc控制器；所述温湿度采集模块采集水分饱和器主箱体内的温湿度信息并传输到plc控制器；所述plc控制器接收用户设定的温湿度信息，并根据温湿度采集模块采集水分饱和器主箱体内的温湿度信息向温湿度恒定模块发送控制信号；所述温湿度恒定模块根据plc控制器的发送控制信号使水分饱和器主箱体内的温度以及水分饱和器输出气体湿度保持恒定。
6.优选地，所述液位监测模块通过液位传感器监测水分饱和器主箱体内的液体高度并输出到plc控制器。
7.优选地，所述温湿度采集模块包括温度传感器和湿度传感器；所述温度传感器采集水分饱和器主箱体内的温度并输出到plc控制器；所述湿度传感器采集水分饱和器气体出口处湿度并输出到plc控制器。
8.优选地，所述plc控制器采用触屏plc一体机，触屏plc一体机用于设置水分饱和器温湿度参数，显示温湿度及液位高度数据，监控设备状态，以曲线/动画形式描绘水分饱和器气体输出自动化控制过程，对配套设备的产品性能、规律分析提供参考。
9.优选地，所述温湿度恒定模块包括加热管、电磁比例阀和补水接口；所述加热管和补水接口均放置在水分饱和器主箱体内；所述加热管通过plc控制器的控制信号把水分饱和器主箱体内的液体加热到设定温度；所述电磁比例阀一端接到自来水管或储水箱中，另一端与补水接口连接，当plc控制器判断水分饱和器主箱体内的液位低于设定值时，plc控
制器向电磁比例阀发送开断的控制信号，进而通过补水接口把水分饱和器主箱体内的液位加到设定值。
10.优选地，所述智能水分饱和器气体输出控制系统还包括与plc控制器连接的加热指示灯，用于显示加热管的工作状态是否加热。
11.另一方面，本发明还提供一种智能水分饱和器气体输出控制方法，包括以下步骤：
12.步骤1、用户通过plc控制器的触摸屏界面输入设定的温湿度数据；
13.步骤2、plc控制器控制液位传感器采集水分饱和器主箱体内的液位高度信息，控制温度传感器和湿度传感器采集水分饱和器主箱体内的温湿度信息；并将采集的水分饱和器主箱体内的温湿度信息与用户设定的温湿度信息进行比较；
14.步骤3、如果水分饱和器主箱体内的温湿度小于用户设定的温湿度，则plc控制器控制加热管将水分饱和器主箱体内的液体温度加热到设定温度，控制电磁比例阀的开断将液位增加到所需高度，进而使水分饱和器输出气体达到设定的温度与湿度。
15.优选地，所述plc控制器采用pid算法控制加热管加热。
16.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种智能水分饱和器气体输出控制系统及方法，使水分饱和器采用plc触控一体机控制加热管的方式，采用pid算法进行实时温度调控精度高，稳定性好，节能等优点，另补水系统采用液位传感器进行信号采集，控制液位的精度更高。能够根据用户输入的温度，与温度传感器返回的数值比较，通过加热管使输出的气体达到一定的温度与湿度，满足实验所需要的标准；该系统不仅具备高精度的温湿度气体输出，同时还可实现水分饱和器内水分的自动补给，实现了更长时间的连续输出气体的能力，对相关配套使用的检测实验有着重要的意义。
附图说明
17.图1为本发明实施例提供的一种智能水分饱和器气体输出控制系统的结构框图；
18.图2为本发明实施例提供的一种智能水分饱和器气体输出控制方法的流程图。
19.图中，1、水分饱和器主箱体；2、温度传感器；3、液位传感器；4、电磁比例阀；5、加热管；6、补水接口；7、湿度传感器。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
21.本实施例中，一种智能水分饱和器气体输出控制系统，如图1所示，包括plc控制器、液位监测模块、温湿度采集模块、温湿度恒定模块；所述液位监测模块监测水分饱和器主箱体内的液位高度信息并传输到plc控制器；所述温湿度采集模块采集水分饱和器主箱体1内的温湿度信息并传输到plc控制器；所述plc控制器接收用户设定的温湿度信息，并根据温湿度采集模块采集水分饱和器主箱体内的温湿度信息向温湿度恒定模块发送控制信号；所述温湿度恒定模块根据plc控制器的发送控制信号使水分饱和器主箱体内的温度以及水分饱和器输出气体湿度保持恒定。
22.所述液位监测模块通过液位传感器3监测水分饱和器主箱体内的液体高度并输出到plc控制器。
23.所述温湿度采集模块包括温度传感器2和湿度传感器7；所述温度传感器2采集水分饱和器主箱体内的温度并输出到plc控制器；所述湿度传感器7采集水分饱和器气体出口处湿度并输出到plc控制器。
24.所述plc控制器采用触屏plc一体机，触屏plc一体机用于设置水分饱和器温湿度参数，显示温湿度及液位高度数据，监控设备状态，以曲线/动画形式描绘水分饱和器气体输出自动化控制过程，对配套设备的产品性能、规律分析提供参考。plc控制器(programmable logic controller，即可编程逻辑控制器)，是一种具有微处理器的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器,可以将控制指令随时加载存储器内存储与运行。可编程控制器由内部cpu，指令及数据存储器、输入输出单元、电源模块、数字模拟单元组合成。plc可接收(输入)及发送(输出)多种类型的电气或电子信号，并使用他们来控制或监督几乎所有种类的机械与电气系统。本发明中采用的触屏plc一体机，带有触摸屏，能够接收用户输入的温湿度参数，并能通过曲线/动画形式实时显示温湿度采集模块采集的水分饱和器主箱体内的温湿度及液位信息。
25.所述温湿度恒定模块包括加热管5、电磁比例阀4和补水接口6；所述加热管5和补水接口6均放置在水分饱和器主箱体1内；所述加热管5通过plc控制器的控制信号把水分饱和器主箱体1内的液体加热到设定温度；所述电磁比例阀4一端接到自来水管或储水箱中，另一端与补水接口6连接，当plc控制器通过液位传感器采集的液位数据判断水分饱和器主箱体1内的液位低于设定值时，plc控制器向电磁比例阀4发送开断的控制信号，进而通过补水接口6把水分饱和器主箱体1内的液位加到设定值。
26.所述智能水分饱和器气体输出控制系统还包括与plc控制器连接的加热指示灯，用于显示加热管的工作状态是否加热，加热管加热时指示灯显示绿色，不加热指示灯显示红色。
27.本实施例中，智能水分饱和器气体输出控制系统中的主要技术参数为：
28.温度测试范围：0-100℃，精度
±
0.5％；
29.温度控制范围：20-60℃，精度
±
1％；
30.湿度测试范围：65-100rh％，精度
±
2％；
31.加热管功率：300w；
32.液位监测方式：位式输出。
33.使用环境条件环境温度为5℃～40℃；相对湿度﹤85％；电源电压范围为200v～240v，50hz，单相《3a。
34.一种智能水分饱和器气体输出控制方法，如图2所示，包括以下步骤：
35.步骤1、用户通过plc控制器的触摸屏界面输入设定的温湿度数据；
36.步骤2、plc控制器控制液位传感器采集水分饱和器主箱体内的液位高度信息，控制温度传感器和湿度传感器采集水分饱和器主箱体内的温湿度信息；并将采集的水分饱和器主箱体内的温湿度信息与用户设定的温湿度信息进行比较；
37.步骤3、如果水分饱和器主箱体内的温湿度小于用户设定的温湿度，则plc控制器采用pid算法控制加热管将水分饱和器主箱体内的液体温度加热到设定温度；plc控制器根据液位传感器采集水分饱和器主箱体内的液位高度信息和湿度传感器采集水分饱和器主箱体内的温湿度信息，计算水分饱和器主箱体内的温湿度要达到设定值所需要的液体量，
然后确定水分饱和器主箱体内液位的高度，控制电磁比例阀的开断将液位增加到所需高度，进而使水分饱和器输出气体达到设定的温度与湿度。
38.pid即：proportional(比例)、integral(积分)、differential(微分)的缩写。顾名思义，pid控制算法是结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法，它是连续系统中技术最为成熟、应用最为广泛的一种控制算法，该控制算法出现于20世纪30至40年代，适用于对被控对象模型了解不清楚的场合。实际运行的经验和理论的分析都表明，运用这种控制规律对许多工业过程进行控制时，都能得到比较满意的效果。pid控制的实质就是根据输入的偏差值，按照比例、积分、微分的函数关系进行运算，运算结果用以控制输出。本发明中，plc控制器采用pid算法进行实时温度调控，具有精度高，稳定性好，节能等优点。
39.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。