微生物培養箱溫濕度控制信息技術的應用要點

控制器是微生物培養箱溫濕度調控的核心設備，科學選用 控制器也成為提高溫濕度控制性能的一種有效方法。就目前來 說，微生物培養箱所選用的溫濕度控制器主要分為兩大類：一 種是單片機（單片微型控制器），另一種是 PLC（可編程邏輯控 制器）。這兩種控制器的應用領域不同，且各有自己的優缺點。

 第一，單片機。單片機可以用 C 語言或匯編語言進行算法 編寫，根據程序員錄入的程序指令對溫濕度進行動態控制。前 端的傳感裝置將信號反饋到單片機的處理單元中，通過對比實 際值和標準值之間的差距，從而由單片機發出調控指令，將微 生物培養箱內的溫濕度調整到最佳值。以單片機作為控制器的 優勢在于可以適用于多種控制算法，且技術人員可以根據控制 需要，在控制系統中額外加設電路，提高了整個系統的聯動性。

這種基于單片機的溫濕度控制模式，還可以實現系統的自 檢，保證了系統的安全和穩定運行。尤其是在一些環境相對惡 劣（高溫）的情況下，為了避免單片機出現運行問題，可以在硬 件設計上安裝報警裝置或看門狗電路。當單片機運行荷載超過 上限后，這些應急保護裝置啟動，從而能夠對單片機進行保護。 正是基于這種運行特點，單片機在微生物培養箱溫濕度控制中 也得到了更廣泛的應用。此外，單片機的制作成本相對低廉， 即便是出現故障或損壞也可以重新更換，不會影響正常的溫濕 度控制。當然，單片機作為核心控制器，也存在一定的不足，例 如編程采用高級的 C 語言和匯編語言，對于技術人員的專業能 力提出了較高要求，如果技術人員不精通編程，很有可能在系 統出現故障后無法及時進行調整，從而會影響微生物培養工作 的質量。同時，單片機需要較長時間的開發調試，開發周期相 對較長，加上單片機自身工作性能不夠穩定，也容易導致在受 到外界干擾的情況下，無法達到溫濕度控制的精確性。

第二，PLC。PLC 被認為是一種集成化的單片機成品，其 擁有自己獨特的編程語言，可對數字量或模擬量進行控制。在 控制過程中，PLC 通過控制算法對培育箱內的溫濕度進行控制。 與此同時，PLC 有很多配套產品來提高控制系統的控制性能。有其配套的觸摸屏和功能擴展模塊，有配套 的與上位機進行通信的硬件和通信協議支持。

 從整體結構來看，微生物培養箱的功能模塊主要包括上位 機（控制單元）、顯示模塊、報警模塊和數據采集模塊等，具體情 況如圖 1 所示。

為了保證溫濕度控制效果，微生物培養箱采用 3 級控制系 統：終端上位機可以實現人機交互，技術人員可以直接將編寫 好的程序語言輸入終端上位機，以便于根據培養箱溫濕度控制 要求，進行動態的功能調整。同時，終端上位機之下又連接多 臺專門用于數據處理的分上位機。由于微生物培養箱內部溫濕 度始終處于動態變化過程，因此溫濕度參數變化產生的數據較 多，多臺上位機同時進行數據處理，一來可以減輕數據篩選、整 理的壓力，二來也能夠進行結果比對，避免無關或錯誤信息對 終端上位機調控指令產生干擾。培養箱能夠接收和上傳溫濕度 信號，同時還設置有報警裝置。系統人員可以根據微生物培養 需要，設定溫度和濕度的上下限，當培養箱內溫度、濕度低于或 超過極值后，報警裝置啟動，提醒技術人員手動調整參數。