在工業(yè)生產(chǎn)和科研測(cè)試中，恒溫恒濕試驗(yàn)箱的設(shè)定常常讓工程師頭疼。很多人習(xí)慣了按下預(yù)設(shè)按鈕再用遙控器微調(diào)，結(jié)果測(cè)得的數(shù)據(jù)要么波動(dòng)大，要么達(dá)不到標(biāo)定值。其實(shí)，如果理解了編程邏輯背后的空氣調(diào)節(jié)原理，設(shè)定恒溫恒濕試驗(yàn)箱并沒(méi)有那么復(fù)雜。我見(jiàn)過(guò)不少?gòu)臉I(yè)六七年的實(shí)驗(yàn)員，有時(shí)候只在觸摸屏上按幾個(gè)數(shù)字，沒(méi)有走通整套程序流程，結(jié)果連續(xù)跑了十幾小時(shí)的試驗(yàn)只能作廢。這里面，有個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：怎樣用三步之內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行相對(duì)精準(zhǔn)的溫濕度編程？

我們?cè)诠S工藝改進(jìn)中進(jìn)行過(guò)一些統(tǒng)計(jì)：大概超過(guò)百分之六十的溫濕度失控問(wèn)題，不是硬件故障，而是編程參數(shù)設(shè)置不當(dāng)。而絕大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)操作員對(duì)循環(huán)段如何銜接、PID如何微調(diào)兩項(xiàng)知識(shí)點(diǎn)掌握得比較薄弱。今天這篇文章，是我結(jié)合過(guò)去項(xiàng)目中的實(shí)際測(cè)試并結(jié)合電氣控制原理做的一篇梳理。我不提供什么**模板，因?yàn)槊颗_(tái)試驗(yàn)箱的傳感器響應(yīng)速度、制冷量、加熱升降溫速率都有區(qū)別，強(qiáng)行套用參數(shù)效果往往不好。重點(diǎn)是幫你理清**基礎(chǔ)又**容易被忽視的三個(gè)步驟。

第*步：拿到一個(gè)穩(wěn)定的起始條件，不然后續(xù)程序白編

很多人上來(lái)就輸入目標(biāo)溫濕度，屏幕顯示到值后就立刻開(kāi)始下一步編程。這是個(gè)新手很容易踩的坑。設(shè)備的溫濕度傳感器讀數(shù)往往存在微秒級(jí)的延遲和滯后，尤其當(dāng)試驗(yàn)箱從待機(jī)狀態(tài)啟動(dòng)時(shí)，腔體內(nèi)部各處溫度并不均勻。我曾經(jīng)有一組對(duì)比數(shù)據(jù)，箱體靜置半小時(shí)后，中心點(diǎn)溫度和靠近左壁的溫差可能達(dá)到0.8攝氏度左右，相對(duì)濕度受溫度影響偏差更大。

編程之前，需要確認(rèn)腔體狀態(tài)是否真正到達(dá)穩(wěn)定。怎么確認(rèn)？請(qǐng)**少進(jìn)行一段不少于十五分鐘的“恒溫恒濕等待”。讓設(shè)備穩(wěn)定在目標(biāo)起始溫度（比如20攝氏度，50%相對(duì)濕度）。等待期內(nèi)不要操作任何參數(shù)，看著實(shí)際曲線是否在設(shè)定值附近出現(xiàn)規(guī)律性的波動(dòng)。經(jīng)驗(yàn)上看，溫度波動(dòng)不能超過(guò)0.5攝氏度，濕度波動(dòng)不超過(guò)3%相對(duì)濕度，相對(duì)可靠。如果波動(dòng)過(guò)大，檢查箱體密封性以及門(mén)是否關(guān)嚴(yán)。別小看這個(gè)步驟，我見(jiàn)過(guò)大型半導(dǎo)體企業(yè)的實(shí)驗(yàn)室，就因?yàn)槠渲幸粋€(gè)試驗(yàn)箱門(mén)封條有一塊細(xì)小的變形，導(dǎo)致腔體始終不能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，后續(xù)所有應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)全部偏差。

在實(shí)際操作里，如果你設(shè)置了起始溫濕度之后屏幕在短時(shí)間內(nèi)就亮起了“就緒”圖標(biāo)，建議再次確認(rèn)。設(shè)備自檢邏輯通常比較簡(jiǎn)單，它只檢測(cè)傳感器當(dāng)前讀數(shù)，不會(huì)管箱體中是否存在溫度分層。人工觀察實(shí)時(shí)曲線是現(xiàn)階段**可靠的驗(yàn)證辦法。把起始條件搞踏實(shí)，后續(xù)編程才有一個(gè)好的基礎(chǔ)。

第二步：把循環(huán)段拆解，不貪圖一次性填滿多段程序

很多使用者在恒溫恒濕箱的觸控屏上看到二十段、三十段的編程界面，心里總想一次全填滿，實(shí)際上這往往導(dǎo)致后面的段數(shù)和前面的銜接出錯(cuò)。根據(jù)我們售后維修部門(mén)之前大概統(tǒng)計(jì)，大約有70%的編程錯(cuò)誤集中在段與段之間過(guò)度方式選擇不當(dāng)。

不管你的試驗(yàn)需要復(fù)雜的變溫還是恒溫恒定環(huán)境，都應(yīng)該采用“化整為零”的方法。舉例來(lái)說(shuō)，如果測(cè)試流程分為升溫段、保溫段和恒濕段，建議不要跳段編程。先在控制器里單獨(dú)寫(xiě)好第*段：目標(biāo)溫度四十度、濕度百分之七十，升溫速率別設(shè)得過(guò)快。很多操作員圖快把升溫速率拉滿，實(shí)際上加濕系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)可能會(huì)有滯后，使腔體內(nèi)出現(xiàn)明顯的濕度過(guò)沖，之后PID系統(tǒng)再往回調(diào)整，這時(shí)曲線已經(jīng)是反復(fù)震蕩。合理的做法是設(shè)定一個(gè)讓壓縮機(jī)能穩(wěn)定工作的速率。

第*段完成后，通過(guò)屏幕查看運(yùn)行這段時(shí)的*高濕度與*低濕度差值。如果峰值超過(guò)4%，下一段就需要適當(dāng)降低升降溫速率?；趯?shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)去修改參數(shù)，比一次性寫(xiě)滿幾十段程序之后再修改，要容易得多。有工程師會(huì)擔(dān)心這樣反復(fù)修改浪費(fèi)時(shí)間，其實(shí)一個(gè)段一個(gè)段跑下來(lái)，遇到問(wèn)題原地修正，總體花的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于全部寫(xiě)完之后再去找故障點(diǎn)的耗時(shí)。這是很多學(xué)控制專(zhuān)業(yè)的人會(huì)采用的一種試湊方法，效果比較穩(wěn)定。

第三步：了解PID參數(shù)微調(diào)的作用，不要依賴(lài)出廠值

這一步是對(duì)編程精度影響**大的點(diǎn)，但很多人經(jīng)常忽略。恒溫恒濕箱的溫度和濕度控制效果，本質(zhì)靠的是PID算法。比例、積分、微分三個(gè)參數(shù)，直接決定系統(tǒng)響應(yīng)是否會(huì)超調(diào)或者震蕩。出廠時(shí)廠家一般會(huì)設(shè)置一個(gè)比較平穩(wěn)但就是不夠靈敏的狀態(tài)，適應(yīng)多數(shù)用戶(hù)場(chǎng)景。但在低濕條件，比如相對(duì)濕度百分之二十以下，或者快速溫變?cè)囼?yàn)中，出廠值往往不夠用。

我順便做一點(diǎn)簡(jiǎn)單的原理解釋?zhuān)涸谏郎剡^(guò)程，比例系數(shù)會(huì)影響加熱功率的輸出強(qiáng)度，設(shè)定過(guò)高容易讓溫度過(guò)沖，過(guò)低則升到目標(biāo)溫度之前時(shí)間太長(zhǎng)；積分系數(shù)的作用是幫助系統(tǒng)消除長(zhǎng)時(shí)間靜態(tài)誤差，太低會(huì)讓你始終達(dá)不到設(shè)定值；微分系數(shù)負(fù)責(zé)預(yù)測(cè)未來(lái)偏差，提前調(diào)整輸出，以抑制震蕩。正常條件下建議從先調(diào)整比例系數(shù)開(kāi)始，把它按原數(shù)值大概增加10%到15%。運(yùn)行后觀察溫度變化，若過(guò)沖嚴(yán)重就降一點(diǎn)，升得慢就適當(dāng)增加。

具體調(diào)整時(shí)，儀器設(shè)備面板參數(shù)一般在工程師設(shè)置或**控制菜單中。每次修改后都需要記錄下更改日期以及改動(dòng)量。有一點(diǎn)需要特別提示：濕度控制和溫度控制其實(shí)是耦合的。溫度變動(dòng)會(huì)影響相對(duì)濕度計(jì)算值。當(dāng)你在調(diào)整溫度相關(guān)參數(shù)后，如果沒(méi)有重新調(diào)節(jié)濕度PID，那么后續(xù)濕度設(shè)定很可能出現(xiàn)較大漂移。在調(diào)整順序上，建議先把溫度的PID調(diào)到理想狀態(tài)，然后再針對(duì)濕度部分微調(diào)，降低兩種變量互相干擾的可能。多數(shù)雙系統(tǒng)恒溫恒濕箱，溫度和濕度分別對(duì)應(yīng)各自獨(dú)立的PID回路，修改時(shí)別搞混。

完成這兩項(xiàng)調(diào)整后，再次進(jìn)行一段編程，連續(xù)觀察一個(gè)完整循環(huán)。如果程序運(yùn)行后溫濕度的波動(dòng)在設(shè)定范圍之內(nèi)，那么這個(gè)參數(shù)可以暫定使用。對(duì)更精密的科研試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，之后還要基于天氣變化和季節(jié)溫度波動(dòng)進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)。畢竟試驗(yàn)箱放置的位置環(huán)境溫度變了，內(nèi)部散熱可能也會(huì)有些變動(dòng)。

補(bǔ)充一個(gè)常被忽略的細(xì)節(jié)

編程完成后，要單獨(dú)驗(yàn)證一下制冷除濕和加熱加濕系統(tǒng)的切換時(shí)機(jī)。很多試驗(yàn)數(shù)據(jù)出問(wèn)題，問(wèn)題其實(shí)出在系統(tǒng)從除濕轉(zhuǎn)為加濕的瞬間，有短暫的惰性區(qū)域?？梢栽诰幊探Y(jié)尾加入一個(gè)30分鐘左右的穩(wěn)態(tài)保持段，用來(lái)觀察這種系統(tǒng)切換會(huì)不會(huì)帶來(lái)短暫的超標(biāo)。如果出現(xiàn)，可以把切換段的速率設(shè)置再放慢一點(diǎn)。操作上不需要急躁，這種微調(diào)可能進(jìn)行兩三次。

編程這個(gè)事，說(shuō)白了是靠對(duì)設(shè)備實(shí)際表現(xiàn)的理解，而不是靠照搬說(shuō)明書(shū)上的數(shù)字。如果你手上正好有臺(tái)設(shè)備，新手**好是給自己幾天時(shí)間，不急著跑正式測(cè)試，先把這三個(gè)步驟走通兩三次并做運(yùn)行記錄，之后的任何編程操作都會(huì)順手很多。

關(guān)于數(shù)據(jù)判定的建議

*后多說(shuō)一點(diǎn)。編程完成、設(shè)備正常運(yùn)行之后，常常會(huì)遇到審核方要求提供試驗(yàn)箱運(yùn)行數(shù)據(jù)的書(shū)面證明。建議培養(yǎng)一個(gè)習(xí)慣：編程結(jié)束后，截圖或?qū)С?*少三小時(shí)內(nèi)的溫濕度曲線。如果有人對(duì)你的測(cè)試條件提出質(zhì)疑，這一段曲線能說(shuō)明很多問(wèn)題。曲線平緩無(wú)大幅波動(dòng)，通常意味著你的參數(shù)設(shè)置是有效的；如果曲線抖動(dòng)頻繁，可以重新檢查參數(shù)，也有可能是傳感器接觸松動(dòng)。

恒定溫濕度試驗(yàn)的核心從來(lái)不是用多么復(fù)雜的編程序列，而是讓溫度與濕度真正符合你設(shè)定那條線。理解設(shè)備本身的響應(yīng)特性，分步做好這三個(gè)步驟，結(jié)果一般不會(huì)太差。