微波真空干燥试验设备自动化监测系统的研究

微波真空干燥是把微波干燥和真空干燥两项技术结合起来，充分发挥微波干燥和真空干燥各自优点的一项新的综合干燥技术。微波真空干燥设备由微波谐振腔（微波发生器），真空系统、物料旋转盘、和自动控制系统组成*1.本文介绍了间歇式微波真空干燥试验设备的计算机监测系统，##采用旋转微波炉解决了在干燥过程中物料的干燥不均匀的难题，并利用智能数据采集模块和RS-485总线与计算机进行通信，通过VB6.0可视化编程、Access数据库管理，真正实现了在干燥过程中对物料的各个参数进行在线实时监测、数据管理、远程监测，提高了工作效率，减轻劳动强度，提高了管理水平。避免了通过建立数学模型，解动态麦克斯韦方程这一繁琐工作量，从而能够准确的进行干燥终点的判断。
1系统的总体设计思想该系统的设计主要是为间歇式微波真空干燥试验设备提供一种在线的自动监测工具。首先通过多路传感器（温度、气体、重量传感器），将现场的温度、压力以及重量信号传递给数据采集模块，同时实现了模拟信号到数字信号的张国琛（1965-），男，博士研究生副教授主要研究方向：机械工程控制。
转化，通过RS-485总线及标准通信协议将数据传送给计算机，在软件VB6.0及Access数据库的支持下可实现可视化，可进行人机对话，在线显示温度、真空度及物料的重量，实现实时监控，真正实现了无纸记录的效果，极大地方便了试验研究。该自动监测系统框图如所示：自动监测系统框系统硬件构成由于在微波这个特定的环境下，监测系统的硬件要求必须选择抗干扰能力强、品质优良、性能可靠的设备。
该系统需要用4个温度传感器、一个气体压力变送器和一个重量传感器。考虑到该系统的精度要求，温度传感器选用热电偶传感器，主要温度是真空腔内的温度，其余为对比温度，该传感器具有精度高、线性好、具有温度补偿功能；由于真空腔内的压力要求较高，压力传感器采用陶瓷膜压力变送器型号：KYZ-3.该器件线性度高、温度漂移小。重量传感器选用压力变送器，该传感器数量等级较高，对数值的微弱变化响应灵敏。
随着微电子技术、计算机技术、总线技术的高速发展，测量仪表从模拟式、电子式逐步向数字化、微机化方向发展。该系统选用DUT系列数据采集模块将多路传感器（温度、气体、压力传感器）的输出信号或电流、电压等信号直接转化成数字量，通过RS-485总线及标准通信协议将数据传送给计算机，还可以通过标准异步并行接口传送给PLC或嵌入系统中。在模块内由89C52单片机管理模块自动工作，通道转换、ADC启动、采集数据、参比端补偿（热电偶）、引线电阻补偿（热电阻）、数字校零、非线性校正和数据处理等，主机发送读取数据命令，模块输出是已经线性化的温度的数字量。单片机即把当前新数据传送给PC机。在软件VB6.0的支持下可实现可视化，可进行人机对话，在线显示温度、真空度及物料的重量，实现实时监控，极大地方便了试验研究。
总线数据采集模块内置的微处理器、模拟量I/O和数字量I/O接口，可通过低成本的两线制RS- 485总线实现单片机与PC机的信号通信，具有传输距离远、抗干扰能力强、使用灵活、维护方便、便于联网和扩展等优点。该系统选用ADAM-4520实现RS485信号到RS232信号的转换。
3软件的设计和开发由于微波真空干燥自动监控系统的使用，使得管理和操作人员的劳动强度减轻，实现了监测系统与管理系统（MIS）的集成。
上位工控机软件的开发工具采用面向对象6.0编程。VB6.0是一种可视化的面向对象和采用事件驱动方式的结构化程序设计语言。它不仅编程简单，界面设计容易，同时自带的可视化数据管理器VisData，使得开发数据库应用程序也极为方便。使用Access数据库为本机数据库，Window98/2000/XP操作系统。
图形用户界面（3UI），是以图形的方式，借助菜单、按钮等标准界面元素和鼠标操作，帮助用户方便的向计算机系统发出指令、启动操作，并将系统运行的结果同样以图形方式显示给用户的技术。该系统的图形用户界面生动、操作简单，在主界面上实时显示物料的各种参数（温度、真空度、重量）的状态指标。如所示：温度1、2、3、4分别测真空腔、谢振微波真空干燥自动监测系统主界面腔、环境及备用温度；真空度、重量分别是真空腔内的真空度以及真空腔含物料、物料架）的重量。通过主界面能观察到三个参数的实时变化，以达到较理想的实验条件。
该系统通过显示主界面可以进行参数的设置、查询以及报表：可以设置报警的上、下极限值，报警的方、偏差校正、存储间隔、打印间隔等；该系统采用Access数据库可以很方便按日、月、年进行报表；或者按参数、历史曲线、实时曲线在线查询试验的数据和试验的结果，实现无纸记录，减轻了试验人员的工作量和人为误差。该系统通过在实验室对扇贝柱的微波真空干燥的应用，证实了该系统完全适合这种复杂的干燥环境，对试验的优化、质量的保证、提高效率具有积极的作用。该系统的构建思想也适用于其他与干燥有关的恶劣环境下的自动监测系统。