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        上海依陽實業有限公司
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        依陽系列人機界面集成測控系統


        EyoungHMI系列人機界面集成測控系統是一套以低功耗嵌入式CPU為核心、基于Windows CE操作系統的高性能人機界面,擁有多尺寸高亮度TFT真彩色液晶屏,四線電阻式觸摸屏。EyoungHMI系列人機界面集成測控系統主要具有以下突出特點:


        (1)放棄了以往以PLC為核心添加模塊的操作控制理念,EyoungHMI系列人機界面集成測控系統則是以嵌入了操作系統的人機界面為核心,在與傳統的操作面板/人機界面進行比較,EyoungHMI系列人機界面集成測控系統表現出優異性價比和完美性能,是多元化產品市場中理想的應用選擇;


        (2) 可與幾乎所有廠商的PLCs、控制器、變頻器、網絡攝像機和傳感器等多種工業設備無縫相連,完美協作;


        (3) 借助自帶的多種通訊接口可與所有廠家的大型高精度數字繁用表、數據采集器及其它測量設備和儀器輕松相連,充分發揮測量設備和儀器的精度和功能,并可通過串口、以太網、USB下載運行和存儲數據。


        (4) 可以根據實際需要輕松進行畫面編輯和工藝過程中的數據和曲線顯示,從而創建多種應用解決方案。


         

         

        應用案例1:空間模擬環境下隔熱材料高溫熱導率測試系統


        (1)項目概述


        在空間環境中,不同高度下的氣壓會使得航天飛行器中大量使用的防隔熱材料的隔熱性能發生劇烈變化,高度越高氣壓越低,會使得隔熱性能明顯提高。這種特性也常被用于民用保溫隔熱材料中,如冰箱用真空保溫材料和中空玻璃等。為了準確評價這些隔熱材料在不同氣壓下的隔熱性能,需要在地面上建立相應的可變氣壓空間模擬環境,并在這種地面實驗室空間模擬環境中進行材料的隔熱性能測試評價。空間模擬環境下隔熱材料高溫熱導率測試系統就是這樣一種隔熱性能測試評價裝置,可以實現50Pa至一個大氣壓以及、室溫至1200℃范圍內的氣壓和溫度同時模擬,可以將環境的氣壓和溫度精確定點控制在任意一個設定點上。


        空間模擬環境下的隔熱材料高溫熱導率測試系統為全自動化測試系統,通過對升降過程、真空過程、工作壓強、水冷卻過程、變溫過程、冰點控制以及測試流程的全自動控制,通過采集激光位移計、熱流計和溫度傳感器上的信號,最終獲得被測隔熱材料熱導率隨壓強和溫度變化的特征曲線,為材料設計和生產部門提供隔熱材料熱導率測試數據。



        (2)控制系統構成圖


        (3)控制測量功能


        采用EyoungHMI系列人機界面集成測控系統可與各個單獨測控儀器、儀表和設備進行通訊,通過對軟硬件相互配合的互鎖、監控、在線狀態記憶、斷點保護等設計,結合各種保護裝置,使整個測試系統的安全性和可靠性得到有效保證。在觸摸屏上可以直接設定各種控制參數、數字和曲線形式顯示各個儀器儀表的測量結果,并將所有設定參數、過程數據和測量結果進行存儲。


        這種集成測控方式另一個顯著特點就是將以往系統所需的各種功能和各個不同廠家的儀器和儀表都調整到系統內部而不在面板上顯現,從而使得整個測試系統面板更加簡潔,如果能直接采用各種模塊式測控儀表還將明顯降低成本。


        控制測量點數統計:數字量輸入10點、數字量輸出18點、模擬量輸入48點、模擬量輸出5點。以下為分項控制內容:


        真空罩升降控制:通過電機帶動真空罩的升降由此形成真空腔體的閉合和開啟。在真空罩開啟前,需要自動檢測真空罩內的氣壓是否為大氣環境氣壓,如果真空腔內氣壓較低則需要自動控制打開電動進氣閥,待腔體內外的氣壓一致后再開啟升降電機。真空罩升到指定高度后,限位開關發出到位信號,電極停止運轉,整個升降過程是一個閉環控制。


        真空過程控制:真空腔內安裝有不同溫度的加熱裝置和水冷均熱板,如果腔體內部氣體含有水分則會在溫度較低的水冷板上形成冷凝從而影響測試的正常進行。因此在試驗過程中首先要對真空腔進行抽真空,帶走空氣中水分,然后再充入干燥氮氣,并按照試驗要求將充入的氮氣氣壓控制在所需要的測試氣壓點上。


        工作氣壓控制:測試過程中被測材料所處的不同氣壓環境相應代表著不同空間高度,為了模擬空間環境必須要對工作氣壓進行準確的定點控制。工作氣壓控制也是一個完整的閉環控制過程,其中高精度氣壓傳感器測量真空腔內的氣壓值,機械泵抽取腔內氣體,氣壓控制器采用PID方式控制進氣閥的進氣量大小。


        水冷過程控制:水冷過程包括兩部分內容,一部分是起熱防護作用的冷卻水系統,這種冷卻水系統需要監測冷卻水的水流壓力,如果壓力不夠高則會自動切斷加熱電源,對整個系統起到熱保護作用;另一部分是對被測試樣冷面進行高精度溫度控制的循環水浴,將試樣冷面溫度控制在20℃至50℃之間的某一溫度點,溫度波動不超過±0.05℃。


        變溫控制:材料熱導率測試過程中需要在被測試樣厚度方向上形成一個具有一定溫度梯度的一維熱流場,需要根據測試要求控制試樣熱面的溫度變化。為了保證一維熱流,對試樣熱面加熱采用護熱式加熱方式,試樣中心區域和周邊區域使用兩套加熱裝置,兩套加熱裝置的控制是兩個獨立的閉環控制,溫度傳感器獲取試樣熱面溫度,溫度控制器采用PID方式控制加熱裝置工作。


        冰點控制:在熱導率測試中需要大量的熱電偶溫度傳感器進行溫度測量,為了保證熱電偶測溫具有較高精度和穩定性,熱電偶測溫線路連接和真空腔壁上的接線端子都必須符合要求,幾十只測溫熱電偶都需要進行冰點冷端補償。冰點器放置在真空腔外,采用鉑電阻作為溫度傳感器、大功率半導體器件作為制冷器和單獨的PID溫度控制器對冰點器進行準確的溫度控制。


        激光位移計在線測量試樣厚度:在熱導率測試過程中,被測平板狀試樣由于受熱膨脹會使得試樣厚度發生變化,而這個變化厚度會影響試樣熱導率的最終測試結果。由于在真空和高溫環境下實時測量試樣厚度變化,采用了兩路放置在真空腔外的激光位移計來非接觸測量試樣厚度的實時變化。


        熱流計測量:熱導率測量過程中,還需要知道流經試樣厚度方向上的熱流密度大小。在被測試樣底部布置了十幾個由薄膜熱流計組成的熱流計板,可以準確測量整個試樣的熱流密度分布。


        溫度測量:在熱導率測試系統中布置了幾十路溫度測量傳感器用于測量不同區域的溫度分布,溫度傳感器有熱電偶和熱電阻兩種類型。這種多路溫度測量采用了多通道六位半數據采集器,同時還兼顧熱流計的多通道測量。


        (4)觸摸屏功能


        操作界面:布置需要控制的開關按鈕并顯示對應的狀態和數值,其中包括真空罩升降控制、真空過程控制、工作氣壓控制、水冷過程控制、變溫控制、冰點控制等。


        數字顯示界面:以數字形式實時顯示各個控制量、測量參數、試樣信息和存儲文件名。


        曲線顯示界面:顯示試樣厚度、熱流和溫度隨時間的變化曲線。

         

         

        應用案例2:無紙記錄儀/集散式測控系統


        無紙記錄儀/集散式測控系統采用EyoungHMI系列人機界面集成測控系統作為上位機(主機),以各種測量和調節控制儀器儀表作為下位機(從機)來實現集散式測量和控制,具備對溫度、壓力、流量、液位、電壓和電流等物理量的精確測量、調節控制和記錄功能。每套EyoungHMI系列人機界面集成測控系統最多可連接30路測量控制通道,具備全屏幕顯示、實時記錄功能。在功能上遠遠超越傳統無紙記錄儀,而性價比則明顯優于傳統的無紙記錄儀和集散式控制系統。


        EyoungHMI系列人機界面集成測控系統的突出特點是各種通訊協議的包容性,即對下位機沒有限制,對用戶和工藝過程需要的各種測控儀器儀表可以實現完美連接,大大提供了選型成本和工程實施的可靠性和可維護性。


        整個控制過程的變化數值和曲線可以在觸摸屏上實時顯示,全程數據可存儲在U盤內。U盤內的存儲數據可以在觸摸屏上顯示,也可以在PC機上解析,可打印數據報表和歷史曲線。



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