非線性露點溫度曲線在和利時LM系列PLC中的實現

　　1 概述
　　隨著各行各業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據處理為例，介紹非線性露點溫度曲線在和利時LM系列PLC中的實現方法。
　　我國在1986年正式成立了濕度與水分專業委員會，并開展了多次學術交流會，濕度的一些計量檢定規程也逐步建立。根據有關規程，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為露珠時的溫度叫露點溫度。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計關系。

表1 PPM與露點溫度的離散統計關系

　　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，參與大系統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，規劃出5個互相交叉的區間：[0.184,4.6]，[4.6,80]，[80,841]，[841,2346]，[2346,6032]。然后按照規劃好的區間擬合出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的濕度檢測系統設計
　　露點分析系統由以PLC為核心的控制機柜、執行機構、聲光報警和一次、二次外圍元件組成，系統裝置如圖1所示?？刂乒窭锱渲糜蠵LC和報警繼電器。PLC使用和利時LM系列PLC。本系統選用的CPU模塊是LM系列最小的一款LM3104，本體上集成8點數字量輸入和6點繼電器輸出。系統采用LM3310B擴展了4通道高精度模擬量輸入。系統中顯示部件采用和利時HD2400L文本顯示器，通過串口以ModbusRTU協議與PLC的RS232串口通訊www.cechina.cn，通過文本顯示器可以對系統的運行情況進行監控，并對參數進行設置。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視和修改PLC內部寄存器或繼電器的數值及狀態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。系統規劃出封面、菜單窗口、操控界面、參數設置、曲線顯示、關于我們、系統幫助、后臺參數修正等8個窗口。菜單窗口完成觸摸屏各畫面的切換功能。參數設置窗口完成檢測儀器工藝參數的設置。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。