恒温恒湿培养箱温湿度控制

《工业控制计算机｝２０１５年第２８卷第１期　微生物培养箱温湿度控制策略研究　Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ　Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　Ｉｎｃｕｂａｔｏｒ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｈｕｍｉｄｉｔｙ　Ｃｏｎｔｒｏ　刘德胜　王　征（佳木斯大学信息电子技术学院，黑龙江佳木斯１５４００７）　摘　要　伴随着我国微生物制药业的迅猛发展，对微生物培养箱温湿度控制系统的要求越来越高。针对这一问题，通过对目前　应用的微生物培养箱温湿度控制系统的分析研究，预测了微生物培养箱温湿度控制系统未来的发展趋势，并且提出了一种　以计算机技术为控制核心的温湿度控制策略，此控制策略符合微生物培养对培养箱温湿度的控制要求。　关键词：培养箱，温湿度控制，计算机技术，控制策略　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｃｒＯｂｉＯ１０ｇｉｃａＩ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｉｎｃｕｂａｔｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈｕｍｉｄ・　ｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｉｎｃｕｂａｔｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅ－　ｇＹ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒ￣ｅｇｙ　ｃｏｎｆｏｒｍｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ　ｃｕｌｔｕｒｅ　ｏｆ　ｉｎｃｕｂａｔｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｃｕｂａｔｏｒ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒ￣ｅｇｙ　本文通过对各种微生物培养箱温湿度控制的研究和分析，　预测培养箱温湿度控制的未来发展趋势，为温湿度培养箱温湿　度控制的未来研究提供参考。　１　微生物培养箱温湿度控制算法分析　１．１传统ＰＩＤ控制算法　传统ＰＩＤ控制算法是目前在各个生产领域中运用最广泛、　技术最成熟的控制算法，其应用比重高达８５％－９０％。传统ＰＩＤ　控制算法是在闭环控制系统中，通过对控制偏差进行计算，输出　计算后偏差的比例、积分、微分的线性组合来对系统进行控制。　目前，因传统ＰＩＤ控制算法适应性强、对模型依赖程度不高、鲁　棒性强并且经经济实用，所以大多数制药厂都是采用传统ＰＩＤ　控制算法对微生物培养箱的温湿度进行控制。　但是，传统的ＰＩＤ控制自动化程度不高，其控制参数往往根　据经验设定，随着控制环境的改变，其控制参数也要被重新设　定，其控制器不具有广泛性，难以进行批量生产。对于微生物培　养箱控制系统来说，其控制系统相对复杂，面对比较复杂的控制　系统，往往很难建立精确的数学模型对其进行描述，此外，在微　生物培育箱温湿度控制过程中，可能发生非线性和时变的过程。　传统的ＰＩＤ控制算法不能很好的控制复杂系统，其控制能力随　系统的复杂程度的提高而下降，对于非线性和时变的控制系统　来说，传统的ＰＩＤ算法甚至不能起到控制作用。因此，采用传统　ＰＩＤ控制算法对微生物培养箱进行温湿度控制难以达到理想的　控制效果。　１．２智能ＰＩＤ算法　微生物培养对其培养箱的温湿度环境要求较高，特别是那　些具有较高经济价值的微生物，其成长、繁殖的温湿度环境要求　更高，所以就对微生物培养箱的温湿度控制系统的控制精度提　出了挑战。为了克服传统ＰＩＤ控制算法的缺点，同时提高控制系　统的控制精度，目前，越来越多的研究者采用智能ＰＩＤ算法对微　生物培养箱进行温湿度控制。　智能ＰＩＤ算法是将人工智能技术与ＰＩＤ算法进行有机的　佳木斯大学校长创新创业基金资助项目（ｘｚｙｆ２０１３－０４）　结合，通过人工智能算法的特点优化传统ＰＩＤ算法的不足。比　如，将模糊算法与ＰＩＤ算法进行结合，在控制过程中，模糊算法　可自整定的优化ＰＩＤ算法的参数，提高了控制系统的自动化水　平，同时也提高了控制系统的控制精度，并具有很高的可靠性。　虽然各种智能算法本身都具有很好的控制性能，但是，其硬件设　计相对于其理论研究都相对落后很多，现阶段还都不能应用到　实际生产中。然而，智能ＰＩＤ控制算法继承了传统ＰＩＤ算法的　优点，使其有较好的适应性，易于与硬件控制器结合，可广泛的　应用于各种实际的控制环境中，因此，随着智能控制算法的发　展，智能ＰＩＤ控制算法将会越来越多的应用到微生物培养箱的　温湿度控制系统中。　２微生物培养箱温湿度控制策略研究　随着工业自动化水平和微生物培养箱温湿度控制要求的不　断提高，微生物培养箱的温湿度控制策略也在不断改善。在传统　的控制策略的基础上，微生物培养箱温湿度控制系统增加了远　程监控、网络通讯等有助于对培养箱内温湿度进行远程测控的　功能。同时，随着计算机控制技术的发展，微生物培养箱温湿度　的控制核心将转移到工业计算机上。　２．１控制器的选择　大多数制药厂对微生物培养箱温湿度控制的控制器的选择　一般有两种：单片机和ＰＬＣ。这两种控制器各有优劣，针对不同　的培养箱温湿度控制环境应该选择不同的控制器，以确保整个　控制系统能达到理想的温湿度控制效果。下面就来简要地介绍　两种控制器在微生物培养箱温湿度控制系统中的应用。　应用单片机作为控制器的微生物培养箱温湿度控制系统，　主要采用Ｃ语言和汇编语言在单片机上进行控制算法的编写，　单片机通过采集培养箱内温湿度实际值，经控制算法计算后，将　控制信号传递到执行器上，从而对微生物培养箱内的温湿度进　行控制。使用单片机作为控制器，可应用多种智能ＰＩＤ控制算　法，还可根据具体控制环境的需要，自行设计附加电路，来增强　整个控制系统的控制性能。比如，在控制环境相对恶劣时，

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微生物培养箱温湿度的控制技术

作者：焦爽 孙静

来源：《科技信息·上旬刊》2018年第02期

摘要：微生物学在医学卫生、生物工程、工业发酵等领域有广泛应用，在研究微生物结构、功能和生长环境时，都需要借助于微生物培养箱这种设备。温度和湿度是影响微生物存活的两大关键因素，因此在利用微生物培养箱进行微生物培养和观察时，必须要做到对温度、湿度的灵敏调控，以保证微生物实验研究工作的顺利完成。文章首先介绍了两种微生物培养箱温湿度控制算法，随后就如何从技术层面实现温湿度的有效控制进行了分析。

关键词：微生物培养箱；温湿度；发展现状；控制技术

引言：

随着微生物培养箱对温度和湿度控制要求的不断提高，温湿度控制所采用的技术也在进行不间断的革新。近年来，我国工业自动化水平的提升为进行微生物培养箱温湿度控制提供了必要的技术支持，在原有算法控制的基础上，还新增加了远程监控、网络通讯等功能，这些都为实现微生物培养箱温湿度的控制产生了积极帮助。

一、基于控制算法的温湿度控制技术

1、传统PID控制算法在温湿度控制中的应用

PID控制器是一种典型的反馈回路控制装置，前端数据采集器将收集到的信号传递到控制单元中，与控制单元内部数据库存储信息进行比较，然后将两者之间的差值作为新的输入值，控制完成参数的调整。就目前来看，市场上70%左右的微生物培养箱，都是采用这种传统PID控制算法。这种算法的应用优势在于具有较强的自适应能力，可以通过技术人员编写的调控指令，对不同型号、参数的微生物培养箱做出动态的调整，从而提高了经济利用价值。但是随着新技术的应用，这种基于传统算法的控制技术，也逐渐暴露出一些缺陷，例如信息化程度不高，尤其是在一些温湿度要求精度较高的条件下，传统PID算法由于精度达不到要求，而难以满足微生物培养的需要。

恒温恒湿箱试验温湿度异常解决方法

恒温恒湿箱一般都是可以进行高温、低温、湿热等试验的，在恒温恒湿机试验过程中出现各种温湿度故障使用人员都可以依据以下方法进行处理

1.在高温试验中，如温度变化达不到试验温度值时，可以检查电器系统，逐一排除故障。如温度升得很慢，就要查看风循环系统，看一下风循环的调节挡板是否开启正常，反之，就检查风循环的电机运转是否正常。如温度过冲厉害那么就需要整定PID的设置参数。如果温度直接上升，过温保护，那么，控制器出故障，须更换控制仪表。

2.低温达不到试验的指标，那你就要观察温度的变化，是温度降的很慢，还是温度到一定值后温度有回升的趋势，前者就要检查一下，做低温试验前是否将工作室烘干，使工作室保持干燥后再将试验样品放入工作室内再做试验，工作室内的试验样品是否放置的过多，使工作室内的风不能充分循环，在排除上述原因后，就要考虑是否是制冷系统中的故障了，这样就要请厂家的专业人员进行检修。后者的现象是设备的使用环境不好所致，设备放置的环境温度，放置的位置（箱体后与墙的距离）要满足要求（在设备操作使用说明中都有规定）

环瑞恒温恒湿机 供稿：

恒温恒湿试验箱在做试验加湿的过程实际上就是提高水汽分压力，最初的加湿方式就是向恒温恒湿试验箱壁喷淋水，通过控制水温使水表面饱和压力得到控制。箱壁表面的水形成较大的面，在这个面上向箱内通过扩散的方式向箱内加入水汽压使试验箱中相对湿度升高，在这一方法出现在上世纪五十年代。由于当时对湿度的控制主要是用水银电接点式导电表进行简单的开关量调节，对于大滞后的热水箱水温的控制适应性较差，因此控制的过渡过程较长，不能满足交变湿热对加湿量要求较多的需要，更重要的是在对箱壁喷淋的时候，不可避免地有水洋酒在试品上对试品形成不同程度的污染。

恒温恒湿试验箱的除湿方式有两种：机械制冷除湿和干燥除湿。机械制冷除湿的除湿原理是将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水汽凝结析出，这样就降低了湿度。干燥器除湿是利气泵将试验箱内的空气抽出，并将干燥的空气注入，同时将湿空气送入可循环利用的干燥进行干燥，干燥完后又送入试验箱内，如此反复循环进行除湿即可。

东莞市环瑞环境测试设备厂是集研发、设计、生产、销售恒温恒湿箱，恒温恒湿机于一体的专业环境测试设备企业。公司拥有国外一流的机械加工设备，高精度激光切割机，日本AMADA数控折弯机等现代化的钣金加工及环境设备组装生产线。 目前，公司设计生产的可程式恒温恒湿试验机，恒温恒湿试验箱，冷热冲击试验机，烧机老化房，高低温试验箱,盐水喷雾试验机，拉力试验机及精密烘箱.振动台等系列产品已广泛应用于电工、电子、家电、通信、计算机、航空航天、兵器、汽车、船舶、石化等行业和领域，成为其缩短开发周期，提升产品质量的不可或缺的得力助手。

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