自动程序

[align=center][img=在昆虫学实验用自动气压室中如何实现正压和负压的高精度程序控制,500,387]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211090604445428_4508_3221506_3.jpg!w690x535.jpg[/img][/align][color=#990000]摘要：昆虫的行为模式会受气压变化的明显影响，为在可控气压条件下的气压室内模拟自然气压变化对昆虫行为进行准确和可重复的研究，需要气压室的气压变化可精确程序控制。本文针对客户提出的气压室压力精密程序控制要求，介绍了高精度真空压力控制仪解决方案。真空压力控制仪采用密闭容器进出气体动态平衡法工作原理，以高压气瓶作为高压气源，真空泵进行抽气，通过双通道真空压力程序控制器采集压力传感器并同时自动调节进气针阀和出气针阀的开度，实现任意设定压力变化程序的精密控制和长时间稳定运行。[/color][align=center][color=#990000]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/align][color=#990000][size=18px][b]一、问题的提出[/b][/size][/color]各种生物体所处的环境会影响和改变其生活方式，这些环境条件主要包括风、雨、土壤成分、辐射、温度和大气压力等因素。大量研究表明，不利的天气条件（通常与气压变化有关）会影响繁殖、摄食和栖息。昆虫行为，如飞行、产卵、寄生、交配和鸣叫等，会受到气压的影响。对于昆虫行为模式与气压之间的相关性研究，目前普遍采用的方式是在自然条件下进行观察和记录，存在效率低、周期长和不准确等问题。个别实验室使用了手动控制气压的气压室，但存在气压控制不准确、无法长时间的精密模仿自然压力的缓慢变化过程以及可控的气压变化范围很窄等问题。最近有客户希望能对昆虫研究用的气压室进行正负压自动控制，具体要求如下：（1）气压控制范围：以一个标准大气压为基准，能实现气压室的气压在内正负压力范围内的精密控制，即气压室内的绝对压力在90kPa~110kPa范围内精密可控。（2）气压控制形式：可自动模拟自然界大气压的缓慢变化过程，即气压变化可按照任意设定的变化方向和速度进行控制，气压可准确恒定在任意设定点处。总之，整个气压变化过程可按照任意设定的折线形式进行精密控制。（3）气压控制精度：在90kPa~110kPa范围内，任意压力下的控制精度小于±0.1%。为了满足客户提出的上述要求，本文将提出相应的高精度气压程序控制解决方案。解决方案将采用密闭容器进出气体动态平衡法，采用高压气瓶作为高压气源，真空泵进行抽气，通过双通道真空压力程序控制器采集压力传感器并同时控制进气针阀和出气针阀的开度，实现任意设定压力变化程序的精密控制和长时间稳定运行。[b][size=18px][color=#990000]二、解决方案[/color][/size][/b]从客户提出的上述要求可以看出，用于昆虫行为研究的气压室压力控制是个典型的正负压力自动控制问题。此正负压力自动控制需要解决以下几方面的问题：（1）正压（压力）和负压（真空）如何形成。（2）正负压自动控制方法和控制仪器。（3）压力传感器的选择。（4）控制阀门的选择。为解决上述几方面的问题，本文提出的具体解决方案如图1所示。[align=center][color=#990000][img=气压室压力控制方案结构示意图,550,227]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211090607045916_3943_3221506_3.jpg!w690x285.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 昆虫研究用气压室正负压力程序控制方案示意图[/color][/align]首先，为在气压室内形成正压和负压，解决方案采用了动态平衡法。如图1所示，在气压室的左边进气端布置高压气源，在气压室的右边出气端布置真空泵，如果进气流量大于排气流量则形成正压，若排气流量大于进气流量则形成负压。进气和出气流量通过进气阀和排气阀调节。对气压室正压和负压的调节和控制，是一个典型的分程控制案例，即采用一个调节器的输出同时驱动几个工作范围不同的执行器。这里的调节器就是图1所示的压力控制器，工作范围不同的执行器是进气阀和排气阀。由此可见，压力控制器要求具有分程控制功能，即要求压力控制器针对不同工作范围（正压或负压区间）具备同时调节进气阀和排气阀开度大小的功能。另外，为了保证控制精度，所选择的压力控制器为超高精度PID调节器，具有24位AD和16位DA转换器，并具有双精度浮点运算功能，最小输出百分比可以达到0.01%。为了保证气压室内压力变化达到客户提出的控制精度，还需要选择高精度压力传感器。如果要达到±0.1%的控制精度，压力传感器的测量精度需要达到±0.05%。同样，压力控制精度还取决于进气阀和排气阀的调节精度和响应速度。对于体积较小的昆虫学实验用气压室，则要求阀门具有超高的响应速度。我们选择用步进电机驱动的快速电动针阀，电动针阀的全程开启速度为0.8秒，具有超低的真空漏率和7bar的耐正压能力。一系列不同通孔孔径的电动针阀可供选择以满足不同规格尺寸的自动气压室。最关键的是可以使用0~10V（或4~20mA）的模拟信号直接驱动电动针阀，且具有非常好的线性度和重复性。经过上述选择和配置，按照图1所示的解决方案，所配置的真空压力控制仪如图2所示。[align=center][color=#990000][img=用于气压室的真空压力控制仪结构示意图,550,447]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211090607364958_9108_3221506_3.jpg!w690x561.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图2 昆虫研究用气压室真空压力控制仪结构示意图[/color][/align]图2所示的真空压力控制仪是一个集成式仪器，将包括数控针阀、控制器、电源等所有部件都集成安装在控制仪内。控制仪两侧留有连接充气/抽气泵的快插接头。控制仪背面留有连接气压室进气/出气的快插接头，同时还留有连接压力传感器、计算机通讯和工作电源的专用接口。压力传感器以外置形式直接安装在气压室侧壁上，可更准确的检测气压室内的真空压力变化。压力传感器的信号和电源引线连接到真空压力控制仪背面相应的连接器上。这种外置式压力传感器形式更具有扩展性，可根据不同气压室或密闭容器的真空压力控制范围选择不同压力传感器，并便于更换和安装。计算机通讯采用了具有标准MODBUS协议的RS 485接口，由此可连接计算机。通过PID控制器随机所带的控制软件，计算机可直接遥控PID调节器，并采用软件界面操作进行控制程序设置和运行，对控制过程进行数据采集、存储和全过程结果曲线显示。[b][size=18px][color=#990000]三、总结[/color][/size][/b]上述的正负压精密控制解决方案作为一种标准的真空压力控制仪器，除了可以满足昆虫学实验用自动气压室的各项要求外，还具有很强的适用性和可扩展性，主要体现在以下几个方面：（1）可进行更大区间的真空压力控制，绝对压力控制范围可覆盖0.1Pa~0.5MPa，具有非常宽泛的正压和负压控制范围。（2）在正压和负压区间可实现各种形式的控制，如单独控制正压、单独控制负压（真空度），也可正负压连续控制，所有控制可进行定点控制，也可进行折线编程程序的自动控制。（3）可进行更多功能的扩展，如实现不同气体或不同气体含量混合气体下的气压控制，也可用来同时控制其他环境变量，如温度、湿度和光照等。总之，标准化的真空压力控制仪可满足各种实验室气压室的压强程序控制，并具有±0.1%以上的控制精度。同时，控制仪也适用于各种真空压力容器（如气候室、气候环境试验箱、真空气氛炉、真空干燥箱、旋转蒸发仪、精密低温容器、冷冻干燥箱和各种光谱仪等）的气压精密控制，大大提高了自动化程度和控制精度。[align=center][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

全自动织物缩水率试验机程序运行自停‘追查’ 织物缩水率试验机，外形基本上和普通家用洗衣机有点相似，所以有的人员也叫它洗衣机，国产缩水率试验机体积一般比较大，外形也比较中规中矩，但是给人很稳当很安全的感觉，哪怕高速脱水时也会很稳当，不会感觉仪器有多大噪音和很大的晃动。一直还是比较钟爱这台仪器的，其操作也比较简单，首先打开电源，仪器稳定后，仪器显示开机界面，出现生产厂家名称，显示‘标准程序’，‘手动操作’，这时就可以进行要求的操作了。 这几天，检测员反应，织物缩水率试验机洗涤时间有问题，有时半个小时就就停止了，有时20多分钟就停止了，屏显界面返回到主界面，屏幕的显示和正常那个洗涤结果显示是一样的，但是机器内要么很多水，要么就是样品湿漉漉的，这样情况我初步判断仪器可能是有时没有正常排水，有时没有正常脱水。 为了验证我的判断是否正确，我按正常测试要求，进行操作，然后仪器程序5A运行，我拿一个櫈子，坐在仪器旁边一直观察，正常洗涤时间十五分钟，没有问题，然后排水，再进水第一次漂洗，一般是漂洗3分钟，但是我发现漂洗3分钟后，仪器就停止了，没有运行下一步的程序，下一步应该是排水，但是没有运行，再观察显示屏，显示屏也返回主界面，这就意味着这个程序默认完成整个洗涤过程了，但是实际上还有3次漂洗和最后一次的脱水都没有完成，那现在的情况就证实了仪器有问题了。 ‘有问题，找厂家’，打电话给厂家，厂家售后人员让检查一下电压，是不是我们公司的电压不稳，然后再试试，我虽然不太懂仪器维修，但是对厂家这样的说法不太认同，毕竟电源上个月刚换的，应该和电源关系不大，但是没有办法，还是测量一下吧，用螺丝刀拆除侧板，测量电压，电压还是比较稳定，然后边开机，边测量，相对而言还是比较稳定的。[img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709151042_01_2154459_3.jpg[/img] 经过和检测员分析，每次的自动停机的时间都不同，这个就不好办了，经过检查，仪器控制系统也没有问题，那是什么问题呢，看着圆桶试验机的把手，突然眼前一亮，每次运行都是要压下手柄，关紧机门，是不是试验机用的时间久了，磨损了，关上机门后，没有卡住呢，说干就干，找到缩水机的工具箱，把试验机的前门的挡板卸下，看到确实磨损的比较厉害，简单清洁一下，找到一个内六角，一试正合适，又把把手卸下来，在把手处加了一点黄油，又装上去，调节把手的感应装置的高度，要正好能接触上，但是目测接触的是有点偏，简单点说就是把手的接触点偏仪器外测和感应装置偏仪器内测，接触面只有一半左右的样子，这样的话，如果仪器洗涤振动，或者排水振动，但洗涤程序运行一半的时候，接触面可能会更加偏移，甚至接触分离，这样就是造成感应传输给仪器控制系统的信号是‘洗涤程序完成，该停机了’，所以就停机了，但实际并没有完成程序运行过程，这就是停机的原因。[img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709151042_03_2154459_3.jpg[/img][img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709151042_04_2154459_3.jpg[/img] 找到故障原因，就要想办法进行处理，这个主要是仪器用了8年了，可能真的是磨损很厉害了，那么怎么才能让二者的接触面能重合呢，想来想去，还是用最简单的办法1. 调节把手的长度，用内六角卸下仪器把手处，把把手向仪器内部拉长0.5CM，然后再旋紧把手上的螺丝丝，但是发现这样不行，因为旋紧的时候，把手也是在在动的，要是这么固定螺丝，那么把手就是反方向了，那以后开关仪器门就不方便操作了。也很别扭.[img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709151043_01_2154459_3.jpg[/img][img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709151043_03_2154459_3.jpg[/img]2. 那就用第二个办法，在感应装置这里，把感应装置垫高，因为感应装置是直接用螺丝固定在仪器内部的钢板上，只能先把感应装置卸下来，然后在两个固定螺丝中间贴了一个双面胶，因为手头没有其他东西，就想用药品箱的包装纸皮粘上面，纸皮看起来很硬，但是用手指一压就不行了，因为纸皮是瓦楞的，一按就凹下去，这样肯定不行，不能固定住，然后把纸皮扯下来，然后找到一个废旧的橡皮垫，长度差不多，就直接贴上去了，然后用螺丝固定感应装置，最后关仪器门，观察感应接触情况，目测完全接触到位，欣喜.[img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709151046_02_2154459_3.jpg[/img][img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709151046_03_2154459_3.jpg[/img][img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709151046_04_2154459_3.jpg[/img][img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709151046_05_2154459_3.jpg[/img]打开电源，我们一般做国标试验，那最常用的就是程序5，那就可以直接选定程序5，点击界面，出现开机界面，选择‘标准程序’，选择程序‘5’，点击‘运行’，仪器开始进水，程序运行开始，在正常情况下进水需要2分钟，仪器为全自动洗涤，当通过加水达到设定水位后，接着自动运行洗涤、漂洗、排水、脱水等程序完毕后，机器发出鸣叫，洗涤结束[img=,690,920]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/09/201709151049_01_2154459_3.jpg[/img]小结：观察整个洗涤过程，运行良好，未出现停机状态，然后再用样品正常检测要求，正常运行一次，发现状态良好，运行时间，运行程序都正常。仪器维修完成。

[font=宋体][size=14.0pt] 全自动缩水率试验机程序混乱竟然误打误撞修好了[/size][/font][font=宋体] 纺织服装是我们每天都要接触到的，但是纺织服装测试可能大家不见得很熟悉，很多测试需要在实验室才能进行，一般测试项目都要靠仪器进行测试，仪器使我们测试人人员的最好的帮手，所以仪器状态酒至关重要，直接决定测试结果的准确性。[/font] [font=宋体]纺织品水洗尺寸变化率的测试，就是测试水洗后的样品的收缩率，收缩率的多少决定样品的最终使用效果[/font]. [font=宋体]仪器一般正常使用，正常保养，很少会出现故障的，但是我们实验室的[/font][font=宋体]全自动缩水率试验机这次不但出了故障，而且是出了奇怪的故障。我们的测试人员[/font][font=宋体]最近发现试验机测试中经常无规律停止，比如说突然间停止运行，测试程序没有完成，比如进水达不到水位，比如洗涤时突然停止，比如脱水不能运行等等。[/font] [font=宋体]和厂家反映问题，厂家工程师给的建议应该是电源模块的问题，就是指挥断层了，建议更换电源模块，自己用其他电源模块更换上，开机预运行，[/font]32[font=宋体]分钟的时候还是停止了，看来不一定是电源模块问题。[/font][font=宋体][img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006011026493171_3368_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][/font] [font=宋体]厂家工程师也说没有遇到这样的情况，说考虑一下，我这边工作不能停呀，只能关机，让公司机修人员再来查看一下，检查了半天说正常，没有发现问题，但是我这里开机试运行时还是会出现仪器运行中自动停止运行程序，然后返回主界面，这怎么办呢？[/font][font=宋体][img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006011023268113_1628_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][/font][img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006011027045507_7223_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006011027072424_851_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][font=宋体] 我分析原因是不是仪器程序混乱，关机重启就好的呢，就像我们的电脑一样，有时候不知道什么神经了，关机重启一切[/font]OK[font=宋体]了，我赶紧调换常用的那个测试程序[/font]5A[font=宋体]，赶紧启动仪器，仪器运行[/font]20[font=宋体]多分钟后也是突然停机，看来是这个程序问题，其他程序可能没有问题，确实有的怪异。[/font][font=宋体] 现在不是关机重启能解决的问题了，厂家没有给出建议，我想自己试一下，自编程序，[/font][font=宋体] 就是指通过修改标准程序或自己编程一套适合自己需要的程序；我们这台仪器编制程序如下：首先根据程序选定‘自定程序’按键，然后按‘[/font]2[font=宋体]’[/font][font=宋体]和‘[/font]8[font=宋体]’[/font][font=宋体]或‘[/font]4[font=宋体]’[/font][font=宋体]和‘[/font]6[font=宋体]’[/font][font=宋体]键进行上下移动进行选定，则可进行温度，水位，以及洗涤时间进行设定或修改操作，按‘[/font]DEL[font=宋体]’键做移位，如数字下面有‘[/font]-[font=宋体]’线的话，表明此时可以修改此处，修改完成后，按‘[/font]ENT[font=宋体]’键确认退出。[/font] [font=宋体]设定好后，就运行这个新程序，这个新程序和之前实验室常用的测试程序技术指标是一样的，就是程序编号不一样，开始运行仪器，仪器按照程序运行正常，测试程序完成，完整，[/font][img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/06/202006011029035837_1227_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][font=宋体] 连续运行[/font]3[font=宋体]次，仔细观察，测试过程稳定完整，用样品进行测试，结果也是稳定，误差范围在合理范围内，测试程序基本可用。[/font] [font=宋体]这个故障原因到现在厂家也没有给出具体原因，说从来没有遇到这样的情况，可能是仪器使用久了会出现一些状况，告诉我此仪器已经升级换代，让我们购买新款，说一定不会有这样的状况，本着仪器能用则要用，我们决定先不更换仪器。[/font] [font=宋体]这是我们实验室仪器遇到的特殊情况，大家有遇到的可试试，可能不同的仪器厂家程序编制有所不同，请自己确认清楚，另外实验室仪器状态应该每天都要确认，这样才能保证仪器正常运行。[/font][font=宋体]备注：这个仪器所谓的编程和常说的编程不是一码事，这个比较简单，就是按照标准方法设置或者改变几个洗涤程序的时间，水位，温度，等待时间，水洗时间，排水时间，加水，然后脱水时间和速率等。[/font]

请教大家，岛津Labsolution工作站自动进样器预处理程序设置方法，如下图所示：（看这个好像类似Agilent工作站的进样程序设置），岛津操作说明书中没有介绍这个方面的知识。[img=,690,1226]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/06/201706031331_01_1646299_3.jpg[/img]