非線性露點溫度曲線在和利時LM系列PLC中的實現(xiàn)

　　1 概述
　　隨著各行各業(yè)對濕度測量的要求越來越高，濕度測量已逐漸成為一個新興的技術領域。本文以與濕度有關的露點溫度數(shù)據(jù)處理為例，介紹非線性露點溫度曲線在和利時LM系列PLC中的實現(xiàn)方法。
　　我國在1986年正式成立了濕度與水分專業(yè)委員會，并開展了多次學術交流會，濕度的一些計量檢定規(guī)程也逐步建立。根據(jù)有關規(guī)程，濕度被定義為氣體中的水蒸氣含量，其常用單位是PPM。習慣上，以露點-20℃為界，把所測氣體分為高濕度氣體和低濕度氣體。露點溫度指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下控制工程網(wǎng)版權所有，冷卻到飽和時的溫度。形象地說，就是空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r的溫度叫露點溫度。露點溫度本是個溫度值，可為什么用它來表示濕度呢？這是因為，當空氣中的水汽已達到飽和時，氣溫與露點溫度相同。當空氣中的水汽未達到飽和時，氣溫一定高于露點溫度。所以露點溫度與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽飽和程度。表1所示為PPM與露點溫度的離散統(tǒng)計關系。

表1 PPM與露點溫度的離散統(tǒng)計關系

　　2 濕度檢測算法設計
　　PPM的值由專用變送器送給和利時LM系列PLC的LM3310B高精度輸入模塊。根據(jù)表1的對應關系，PLC計算出露點溫度值，并在文本顯示器上進行顯示，同時以多路露點溫度值的平均值作為關鍵參數(shù)，參與大系統(tǒng)的離散控制和過程控制。
　　由表1可知，PPM和露點溫度值之間的關系為55個離散點。如果采用PLC特征曲線指令（CHARCURVE），則坐標點數(shù)不能超過11個。所以采用曲線擬合離散點的方法，畫出離散點圖，擬合出曲線公式。實踐表明控制工程網(wǎng)版權所有，由于曲線的非線性特性，一條曲線不足以滿足精度，所以分為5個區(qū)間，采用5個公式來進行表達。將這5個公式輸入PLC，由PLC根據(jù)公式來計算露點溫度值。
　　首先按照PPM從小到大的順序排列坐標點，規(guī)劃出5個互相交叉的區(qū)間：[0.184,4.6]，[4.6,80]，[80,841]，[841,2346]，[2346,6032]。然后按照規(guī)劃好的區(qū)間擬合出5條非線性曲線，并分別給出非線性曲線所對應的公式，如表2所示。

表2 PPM與露點溫度的非線性擬合曲線

　　3 基于PLC的濕度檢測系統(tǒng)設計
　　露點分析系統(tǒng)由以PLC為核心的控制機柜、執(zhí)行機構、聲光報警和一次、二次外圍元件組成，系統(tǒng)裝置如圖1所示。控制柜里配置有PLC和報警繼電器。PLC使用和利時LM系列PLC。本系統(tǒng)選用的CPU模塊是LM系列最小的一款LM3104，本體上集成8點數(shù)字量輸入和6點繼電器輸出。系統(tǒng)采用LM3310B擴展了4通道高精度模擬量輸入。系統(tǒng)中顯示部件采用和利時HD2400L文本顯示器，通過串口以ModbusRTU協(xié)議與PLC的RS232串口通訊www.cechina.cn，通過文本顯示器可以對系統(tǒng)的運行情況進行監(jiān)控，并對參數(shù)進行設置。HD2400L是一個小型的人機界面，主要與各類PLC或帶通信口的智能控制器來配合使用，以文字或指示燈等形式監(jiān)視和修改PLC內(nèi)部寄存器或繼電器的數(shù)值及狀態(tài)CONTROL ENGINEERING China版權所有，從而使操作人員能夠自如地控制機器設備。系統(tǒng)規(guī)劃出封面、菜單窗口、操控界面、參數(shù)設置、曲線顯示、關于我們、系統(tǒng)幫助、后臺參數(shù)修正等8個窗口。菜單窗口完成觸摸屏各畫面的切換功能。參數(shù)設置窗口完成檢測儀器工藝參數(shù)的設置。報警列表窗口可以顯示實時報警信息。部分設計界面如圖2、圖3、圖4和圖5所示。