微生物培养箱温湿度控制信息技术的应用要点

控制器是微生物培养箱温湿度调控的核心设备，科学选用 控制器也成为提高温湿度控制性能的一种有效方法。就目前来 说，微生物培养箱所选用的温湿度控制器主要分为两大类：一 种是单片机（单片微型控制器），另一种是 PLC（可编程逻辑控 制器）。这两种控制器的应用领域不同，且各有自己的优缺点。

 第一，单片机。单片机可以用 C 语言或汇编语言进行算法 编写，根据程序员录入的程序指令对温湿度进行动态控制。前 端的传感装置将信号反馈到单片机的处理单元中，通过对比实 际值和标准值之间的差距，从而由单片机发出调控指令，将微 生物培养箱内的温湿度调整到最佳值。以单片机作为控制器的 优势在于可以适用于多种控制算法，且技术人员可以根据控制 需要，在控制系统中额外加设电路，提高了整个系统的联动性。

这种基于单片机的温湿度控制模式，还可以实现系统的自 检，保证了系统的安全和稳定运行。尤其是在一些环境相对恶 劣（高温）的情况下，为了避免单片机出现运行问题，可以在硬 件设计上安装报警装置或看门狗电路。当单片机运行荷载超过 上限后，这些应急保护装置启动，从而能够对单片机进行保护。 正是基于这种运行特点，单片机在微生物培养箱温湿度控制中 也得到了更广泛的应用。此外，单片机的制作成本相对低廉， 即便是出现故障或损坏也可以重新更换，不会影响正常的温湿 度控制。当然，单片机作为核心控制器，也存在一定的不足，例 如编程采用高级的 C 语言和汇编语言，对于技术人员的专业能 力提出了较高要求，如果技术人员不精通编程，很有可能在系 统出现故障后无法及时进行调整，从而会影响微生物培养工作 的质量。同时，单片机需要较长时间的开发调试，开发周期相 对较长，加上单片机自身工作性能不够稳定，也容易导致在受 到外界干扰的情况下，无法达到温湿度控制的精确性。

第二，PLC。PLC 被认为是一种集成化的单片机成品，其 拥有自己独特的编程语言，可对数字量或模拟量进行控制。在 控制过程中，PLC 通过控制算法对培育箱内的温湿度进行控制。 与此同时，PLC 有很多配套产品来提高控制系统的控制性能。有其配套的触摸屏和功能扩展模块，有配套 的与上位机进行通信的硬件和通信协议支持。

 从整体结构来看，微生物培养箱的功能模块主要包括上位 机（控制单元）、显示模块、报警模块和数据采集模块等，具体情 况如图 1 所示。

为了保证温湿度控制效果，微生物培养箱采用 3 级控制系 统：终端上位机可以实现人机交互，技术人员可以直接将编写 好的程序语言输入终端上位机，以便于根据培养箱温湿度控制 要求，进行动态的功能调整。同时，终端上位机之下又连接多 台专门用于数据处理的分上位机。由于微生物培养箱内部温湿 度始终处于动态变化过程，因此温湿度参数变化产生的数据较 多，多台上位机同时进行数据处理，一来可以减轻数据筛选、整 理的压力，二来也能够进行结果比对，避免无关或错误信息对 终端上位机调控指令产生干扰。培养箱能够接收和上传温湿度 信号，同时还设置有报警装置。系统人员可以根据微生物培养 需要，设定温度和湿度的上下限，当培养箱内温度、湿度低于或 超过极值后，报警装置启动，提醒技术人员手动调整参数。