模拟汽车乘员呼吸产生雾气量的发生器电加热控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种在模拟汽车乘员呼吸产生雾气量的发生器的电加热控制系统。该控制系统在主控程序的控制下包括ＰＬＣ主控模块（１），人机交互模块（２），稳压模块（３），固态继电器模块（５）。采用本技术方案，该控制系统可控制加热发生器随汽车内乘员人数的变化而自动产生相对应的雾气量，且具有加热状态显示、沸腾报警及加热器干烧保护功能。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及汽车模拟试验过程中的一种试验装置的控制系统，尤其是一种在 模拟汽车乘员呼吸产生雾气量的发生器的电加热控制系统。
技术介绍
除霜除雾系统是每辆汽车必须具备的，其能够确保在潮湿天气条件下恢复风窗玻 璃的能见度，因而汽车风窗玻璃除霜除雾系统的性能试验是出口海外认证和国内法规要求 的强检项目，而模拟汽车内乘员呼吸而产生一定量的雾气发生装置，是完成此项试验的必 备设备。该雾气发生装置一般由盛放水的腔体、置于腔体内的加热器、设置在腔体上方的喷 嘴、蒸发室、轴流风机及设置在蒸发室上的排气孔组成，通过对加热器的控制，对腔体内的 水进行加热，水沸腾后通过喷嘴使蒸气进入到蒸发室内，通过轴流风机将蒸气通过排气孔 排出到待测的具有风窗玻璃的空间内，实现对汽车乘员呼吸产生的雾气量的模拟发生。在 该装置中，最重要的是对加热器的控制系统。《GB11555-2009汽车风窗玻璃除霜除雾性能和试验方法》标准要求，发生器的雾 气量在-8V 士 1°C的条件下为nX (70g/h士5g/h)，η为汽车内乘员数量。目前国内专用于汽车风窗玻璃除霜除雾性能试验、模拟汽车内乘员呼吸而产生一 定量的雾气发生装置，其控制方式多采用人工操作方式或纯电子式控制方式，通过手动控 制或电压的调节来控制输出功率的变化，进而实现不同数量乘员呼吸雾气量的模拟。具体 来讲，其控制部分一般由时间继电器和电压调节调理电路组成其控制部分，通过手动调节 电压旋钮及时间继电器，来控制加热器两端电压和加热时间。手动调节误差及电压值的不 断变化使控制精度势必会受到一定的影响，且水在沸腾前的加热过程只是为试验做准备而 对试验的目标值一雾气的产生量不起作用，低电压加热会延长加热至沸腾时间，而采用高 电压加热势必会反复调节电压旋钮(因为须调到合适的电压值才能得到相应的雾气量的 大小)，并且水沸腾后试验员不易觉察，这样势必会造成能源和时间的浪费，另外，如果发生 器内如果缺水会引起加热器干烧，设备会得到损坏。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的不足，本技术提供了一种可随汽车内乘员人数的变 化而自动产生相对应的雾气量、且具有沸腾报警及加热器干烧保护功能的模拟汽车乘员呼 吸产生雾气量的发生器的电加热控制系统。为实现上述目的，本技术的模拟汽车乘员呼吸产生雾气量的发生器电加热控 制系统，在主控程序的控制下包括PLC主控模块(西门子S7-200系列的6ES7 211-0AA23-0XB0作为其CPU控制器)， 用于加载主控程序并对各功能模块的进行实时控制，接收人机交互模块的乘员人数、加热 时间及起停命令信号，实现水温监测和对加热器的全负荷或脉冲方式加热控制；人机交互模块(昆仑通态TPC706I/KQ，与PLC主控模块相连，在向PLC主控模块发送乘员人数、加热时间及起停控制指令的同时，接收并显示PLC主控模块输送的水温、加 热状态信息；具体来讲是用于显示相关数值的显示屏及对相关参数进行设置，以使PLC主 控模块按该指令进行工作的命令输入键盘，该键盘可采用现有的轻触屏技术。稳压模块，与发生器的加热器电压信号输入端相连，用于向加热器提供恒定的加 热电压；固态继电器模块，其信号输入端与PLC主控模块的信号输出端相连，用于接收PLC 控制模块的电压控制信号，并在该控制信号的控制下实现自身的接通或断开，以控制与其 输出端相连的稳压模块向加热器输送电压或停止输送电压。进一步来讲，PLC主控模块通过对固态继电器模块的控制，实现稳压模块向加热器 提供全电压或脉冲电压。此外，该控制系统还包括温度变送器，其经过调理的信号输出端与PLC主控模块的信号输入端相连，其信 号输入端连接热电阻，用于感知加热中水的温度，最终经过输入输出将该温度信号输送给 PLC主控模块。更进一步，该控制系统还包括报警模块，其信号输入端与PLC主控模块的信号输出端相连，用于接收PLC主控模 块的沸腾报警及加热器干烧报警信号并实施报警。采用上述技术方案，其效果如下1、采用稳压模块向加热器提供恒定的加热电压，避免了手动调节精度的不准确 性，兼加设固态继电器模块对稳压模块的控制，可根据加热水的状态，控制继电器模块的断 开、闭合，即当水沸腾前，可控制继电器模块持续闭合，进而控制稳压模块向加热器持续供 电，直至水沸腾；当水沸腾后，通过控制继电器模块周期性的闭合-断开，使稳压模块在对 加热器供电时形成脉冲供电加热。在此，可基于实践经验固化在PLC主控模块内部的标定 好的加热参数以人数查表的形式，生成多人呼吸产生雾气量，其实际表现形式在于加载在 PLC主控模块的主控程序查表程序控制上，操作表现形式可表现在人机交互模块的乘员人 数选择按键上。2、采用温度变送器实现对腔体内水温的实时监控，通过将此温度信息通过PLC主 控模块显示在人机交互模块上，使操作者能够直观的获知加热状态。3、加设报警模块，可在PLC主控模块所加载的程序上设定一个报警值(如水沸腾 温度值)，通过温度变送器输入的温度参数与该报警值进行比对，当超过该报警值时，PLC 主控模块控制报警器报警，以提示工作人员。以下结合附图及具体实施方式对本技术作更进一步详细说明附图说明图1是本技术的控制系统电路原理框图；图2是本技术的加热过程流程图；图3是本技术的控制时间与输出电压/功率曲线图。图中，UPLC主控模块；2、人机交互模块；3、稳压模块；4、加热器；5、固态继电器模块；6、温度变送器；7、报警模块。具体实施方式由图1所示可知，本技术的模拟汽车乘员呼吸产生雾气量的发生器电加热控 制系统，包括PLC主控模块1、人机交互模块2、稳压模块3、固态继电器模块5、温度变送器 6，报警模块7 ；人机交互模块2与PLC主控模块1相连，且二者之间相互发送信息，温度变 送器6的信号输出端与PLC主控模块1的信号输入端相连，PLC主控模块1的信号输出端 连接有报警模块7，且PLC主控模块1与固态继电器模块5、稳压模块3依次相连，实现对加 热器4的加热电压控制。在对加热器4的控制上，采用全负荷加热阶段和脉冲方式加热阶段相结合的两阶 段形式。由图3所示可知，当采用全负荷加热方式时，此时，PLC主控模块控制固态继电器 模块5闭合，使稳压模块3持续向加热器4施加电压，此过成中的温度参数可由温度变送器 6感知后，通过人机交互模块2显示，直至水沸腾后，完成第一阶段的全负荷加热；根据产生 的雾气量大小满足标准中雾气量的量的要求，预先固化好的脉冲周期TO (TO = tl+t2，tl为 该周期的脉冲加热的高电平时间，t2为该周期的低电平时间)，通过人机交互模块2设定乘 员人数，通过PLC主控模块1的程序控制以查表的形式查出此人数下的脉冲加热参数，即可 精确的产生所需雾气量，其加热过程流程图如图2所示。由图2所示，标定即是，基于实践经验的一一对应乘员人数的脉冲加热参数的固 化过程，PLC主控模块据此固化的对应关系查表找到与乘员人数相对应的脉冲加热参数 (不同的tl和U)，并以此参数控制加热器进行脉冲方式加热。以上内容为本技术的较佳实施例，对于本
的普通技术人员，依据本 技术的思想(即在加热过程中采用两阶段加热方式)，在具体实施方式及应用范围上 均会有改变之处，如脉冲加热控制方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟汽车乘员呼吸产生雾气量的发生器电加热控制系统，其特征在于该控制系统在主控程序的控制下包括：　　ＰＬＣ主控模块（１），用于加载主控程序并接收控制指令，实现对各功能模块的实时控制；　　人机交互模块（２），与ＰＬＣ主控模块（１）相连，在向ＰＬＣ主控模块（１）发送控制指令的同时，接收、显示ＰＬＣ主控模块（１）输送的信息；　　稳压模块（３），与发生器的加热器（４）电压信号输入端相连，用于向加热器（４）提供稳定的加热电压；　　固态继电器模块（５），其信号输入端与ＰＬＣ主控模块（１）的信号输出端相连，用于接收ＰＬＣ控制模块（１）的电压控制信号，并在该控制信号的控制下实现自身的接通或断开，以控制与其相连的稳压模块（３）向加热器（４）输出电压。

【技术特征摘要】
1.一种模拟汽车乘员呼吸产生雾气量的发生器电加热控制系统，其特征在于该控制系 统在主控程序的控制下包括PLC主控模块(1)，用于加载主控程序并接收控制指令，实现对各功能模块的实时控制；人机交互模块O)，与PLC主控模块(1)相连，在向PLC主控模块(1)发送控制指令的 同时，接收、显示PLC主控模块(1)输送的信息；稳压模块(3)，与发生器的加热器电压信号输入端相连，用于向加热器(4)提供稳 定的加热电压；固态继电器模块(5)，其信号输入端与PLC主控模块(1)的信号输出端相连，用于接收 PLC控制模块⑴的电压控制信号，并在该控制信号的控制下实现自身的接通或断开，以控 制与其相连的稳压模块(3)向加热器(4)输出电压。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兰欣，申毅，谢刚，马强，张哲媛，乔四洁，
申请(专利权)人：长城汽车股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：13[]