PLC多功能生物培养箱监控系统设计(3)
1、可以精确地控制箱内的温度和湿度和光照强度；
2、确保箱内的风力和温度均匀分布，消除局部温度或适度的变化；
3、主要的箱内过程参数（例如温度、湿度、光照）都是自动记录，而且可以保存查看高达5天的历史记录；
4、报警装置采用声光报警；
5、具有适当的功能扩展能力，最大可测控参数不小于9个。
2.2 总体方案设计
本系统可分为三个模块，输入模块、输出模块以及控制模块。输入模块包括传感器（温度传感器、湿度传感器、光强传感器）、变送器、模拟量输入模块，输出模块主要包括模拟量输出模块、执行机构（加热器、加湿器、鼓风机以及光照设备等）以及监视系统，控制模块是系统的核心模块，主要是可编程逻辑控制器PLC。
输入模块中，系统通过传感器采集环境参数，采集量为通过变送器转化为电流或电压信号，经由模拟量输入模块将模拟量转化为数字量进入PLC输入端。
控制模块中，由PLC对数据进行分析处理判断，进行相应的逻辑控制，改变相应的继电器、定时器等开关信号，由输出端输出信号。
输出端信号经由输出模块控制相应执行机构作出反应，达到对温度、湿度以及光照强度的控制。为了能够在控制室中监控系统，用WinCC flexible组态软件完成系统的监控和管理【6】。总体方案示意图见图2-2。
图2-2 总体方案示意图
2.3 主要器件选择
2.2.1 温度传感器的选型
温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和RC温度传感器【7】。热电阻传感器（中低温区）是最常用的一种温度检测器，它的主要特点是测量精度高，性能稳定，典型的有铜热电阻、铂热电阻等。其中铂热电阻【8】的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪，它的阻值会随着温度的变化而改变，通常用Pt100来表示。其中PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138．5欧姆。由于铂热电阻测出的是温度变化，需要在将信号输入PLC前加一个温度变送器，将温度信号转换成电压信号。—般系统采用的温度变送器使用过程中要加一个24V的电源，该电源可以从PLC上直接获得。
2.2.2 温度变送器的选型及应用设计
一体化温度变送器【9】一般由测温探头（热电偶或热电阻传感器）和两线制固体电子单元组成。采用固体模块形式将测温探头直接安装在接线盒内，从而形成一体化的变送器。一体化温度变送器一般分为热电阻和热电偶型两种类型。
热电阻温度变送器是由基准单元、R/V转换单元、线性电路、反接保护、限流保护、V/I转换单元等组成。测温热电阻信号转换放大后，再由线性电路对温度与电阻的非线性关系进行补偿，经V/I转换电路后输出一个与被测温度成线性关系的4～20mA的恒流信号。
热电偶温度变送器一般由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后，再经由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，最后放大转换为4～20mA电流输出信号。为防止热电偶测量中由于电偶断丝而使控温失效造成事故，变送器中还设有断电保护电路。当热电偶断丝或接解不良时，变送器会输出最大值（28mA）以使仪表切断电源。
二线制变送器SITRANS TH100【10】无电气隔离,和通用的传感器连接，它是 Pt100测量的一种低成本方式。与 Pt100热电阻结合使用， SITRANS TH100变送器是各工业行业中理想的温度测量仪表。由于设计紧凑，它可以安装在 B型 (DIN43729) 或更大的接线盒中。输出信号是与温度成正比的 4～20 mA 的直流电流通过一台 PC，使用 SIPROM T软件和 SITRANS TH100/TH200 调制解调器，可以进行参数调整。其尺寸图及其安装导轨连接见图2-3.