西門子Synco產(chǎn)品在恒溫除濕系統(tǒng)中的應(yīng)用(一)

1、西門子Synco產(chǎn)品在恒溫除濕系統(tǒng)中的應(yīng)用(一)    摘 要 本文利用西門子推出的可自由組態(tài)、具有通訊功能的Synco 系列通用控制器，解決復(fù)雜的過程控制問題，如電池生產(chǎn)過程恒溫除濕空調(diào)系統(tǒng)的過程控制。本文介紹了電池除濕間控制系統(tǒng)的控制原理和技術(shù)要求以及軟硬件設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)地分析了應(yīng)用Synco RMU7xx系列控制器實(shí)現(xiàn)恒溫除濕控制的方法和系統(tǒng)調(diào)試過程中存在的問題與解決方法。 關(guān)鍵字 恒溫、恒濕控制；除濕機(jī)控制；西門子Synco產(chǎn)品隨著便攜電子產(chǎn)品的日益普及，充電電池的需求量在飛速增長。盡管國產(chǎn)電池的產(chǎn)量在逐年提高，但與進(jìn)口產(chǎn)品相比，國產(chǎn)電池的質(zhì)量和

2、性能仍存在一定差距，特別是國產(chǎn)電池的使用壽命一直難以達(dá)到理想要求。影響質(zhì)量和性能的關(guān)鍵元器件Colleetor（集電器）必須在恒溫低濕的環(huán)境下處理24小時，以增強(qiáng)電池正負(fù)極效果，延長電池的使用壽命，提高產(chǎn)品的合格率。因此，恒溫除濕間的控制精度已成為電池生產(chǎn)質(zhì)量和性能保證的重要因素之一。1 概述1.1 系統(tǒng)指標(biāo)為了提高電池質(zhì)量和性能，建立穩(wěn)定的恒溫除濕間是其生產(chǎn)過程中必不可少的、重要的保證環(huán)節(jié)。目前恒溫控制技術(shù)比較成熟，但在恒溫條件下保證除濕效果，其控制的實(shí)現(xiàn)還較為復(fù)雜。利用西門子公司最新推出的Synco系列通用控制器，我們（京師論文輔導(dǎo)中心）較好地實(shí)現(xiàn)面積達(dá)18平方米密封的恒溫除濕車間的控制。

3、（1）主要控制指標(biāo)：a) 溫度30 一35可調(diào)，波動范圍士1 ；b) 濕度10% 一15%可調(diào)，波動范圍士4% ；c) 送風(fēng)回風(fēng)溫濕度受監(jiān)控，顯示在線趨勢狀況，現(xiàn)場控制器和上位機(jī)可修改設(shè)定參數(shù)；d) 其他受控設(shè)備只受監(jiān)控；e) 現(xiàn)場控制器和上位機(jī)均可啟?？刂圃O(shè)備。（2）主要受控設(shè)備：制冷機(jī)（開關(guān)控制），電加熱器（開關(guān)控制），除濕機(jī)（包括：除濕轉(zhuǎn)輪、再生風(fēng)機(jī)、再生電加熱）、主風(fēng)機(jī)（開關(guān)控制）。（3）其它監(jiān)測點(diǎn)：送回風(fēng)溫濕度、風(fēng)機(jī)故障狀態(tài)、過濾網(wǎng)阻塞情況等。1.2 控制器選型及點(diǎn)數(shù)表控制器選型根據(jù)用戶要求及現(xiàn)場控制設(shè)備情況，選擇西門子最新推出的Synco系列通用控制器（如下圖）。（1）通用控制器主

4、要用于綜合通風(fēng)、空調(diào)和冷卻水設(shè)備的控制，處理溫度、相對絕對濕度、壓力差壓、氣流、室內(nèi)空氣質(zhì)量等控制變量。具有以下特點(diǎn)：· 控制器可自由組態(tài)，最大程度地適應(yīng)相關(guān)型號的設(shè)備。· 模塊化擴(kuò)展。· 分別由操作機(jī)（插入型或分離型）進(jìn)行菜單驅(qū)動操作。· 操作和程序信息的Konnex 總線連接。（2）通用控制器輸入主要用于：· 無源或有源的模擬輸入信號，輸入信號參數(shù)涉及：、克公斤、KJ公斤、瓦米2 、 巴、毫巴、米秒、帕和ppm 等。· 數(shù)字輸入信號（無電位接觸）。（3）幾種控制器型號基本功能：型號參數(shù)通用輸入定位輸出開關(guān)輸出控制環(huán)數(shù)默認(rèn)語言RMU

5、710-26221德、英、法、新拉丁語RMU720-28342德、英、法、新拉丁語RMU730-28463德、英、法、新拉丁語（4）自控設(shè)備選型：根據(jù)使用需求，系統(tǒng)選用RMU73O-2控制器1個。系統(tǒng)共有三個控制回路，溫度、濕度、濕度差控再生風(fēng)機(jī)等。具體控制點(diǎn)表如下：型號AIAODIDO回路RMU73O-24O353其他設(shè)備選擇：嵌入式操作面板（RMZ790）1個，軟件與操作工具（OCI700.1）1套，風(fēng)道溫濕度傳感器（QFM3160）2個，壓差開關(guān)（QBM81-5）2個，風(fēng)閥執(zhí)行器（GDB331.1E）1個。（5）RMU730-2控制器主要功能：· 順序控制器有3個加熱順序(反作

6、用)和2個冷卻順序(正作用), 可用作控制器，提供P-、PI或PID模式, 或者用作差動控制器；· 各順序可分派為調(diào)制控制；· 2種順序可形成同樣的模擬控制(如優(yōu)先冷卻/除濕)；· 一般限制功能(每個順序控制器以PI模式形成最大/最小功能), 可用作絕對限制(如用于送風(fēng)溫度或送風(fēng)濕度), 也可用作相對溫度限制(如室內(nèi)/送風(fēng)氣溫溫差)。限制對所有的順序都有作用。1.3 應(yīng)用說明電池恒溫除濕間每十二小時開門一次，取放元器件。其余時間一直密封，保證元器件在除濕間內(nèi)充分除濕，達(dá)到電池除濕技術(shù)要求。（1）除濕機(jī)在控制中的應(yīng)用 · 除濕機(jī)包括三部分：除濕轉(zhuǎn)輪、再生風(fēng)

7、機(jī)、排風(fēng)機(jī)、電加熱。· 除濕轉(zhuǎn)輪的開啟是根據(jù)回風(fēng)濕度實(shí)際值和控制器的設(shè)定值比較，由控制器輸出信號控制，除濕轉(zhuǎn)輪是完全吸附式除濕，把空氣中的水分吸附到轉(zhuǎn)輪上，在除濕機(jī)內(nèi)有一電加熱，加熱蒸發(fā)除濕轉(zhuǎn)輪上的水分，由排風(fēng)機(jī)排出除濕機(jī)。· 除濕效果理想與否，根據(jù)送回風(fēng)濕度差來判斷，送回風(fēng)濕度值越接近，證明除濕效果不好，這時需開再生風(fēng)機(jī)，再生風(fēng)機(jī)直接吹除濕轉(zhuǎn)輪，加速轉(zhuǎn)輪上的水分蒸發(fā)。1.4 主要技術(shù)難點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)場情況和控制要求，有幾個問題需要考慮：（1）所控設(shè)備都是開關(guān)量控制，溫度要保持在士1 ，在控制器上要仔細(xì)調(diào)整比例積分時間，根據(jù)設(shè)備工作情況選擇VARSTEP 模塊和PUMP 模塊。（

8、2）在除濕機(jī)除濕效果不好的情況下會打開再生風(fēng)機(jī)和再生電加熱，這時除濕機(jī)和電加熱的能量可能會對溫度濕度有影響，是否會造成干擾性的波動。必要的時候要在再生電加熱上加一個溫控開關(guān)，防止高溫影響除濕間溫度。（3）除濕轉(zhuǎn)輪在吸附空氣中水分效果特別好時，是否會超調(diào)（濕度實(shí)際值低于設(shè)定值）等。2 控制方案2.1 控制方案控制系統(tǒng)在除濕間送風(fēng)口附近和回風(fēng)管道中分別安裝QFM3 160溫濕度傳感器，監(jiān)測送、回風(fēng)溫濕度。實(shí)際系統(tǒng)中，經(jīng)過充分混合的回風(fēng)口溫濕度應(yīng)該與除濕間溫室度最接近，故將其作為控制溫濕度目標(biāo)，即此溫濕度傳感器受控。控制系統(tǒng)的效果和精度不僅依賴于控制系統(tǒng)的電氣特性，在很大程度上還依賴于控制方案的設(shè)計(jì)

9、、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇以及控制模式和參數(shù)的確定等因素。（1）溫度控制：根據(jù)回風(fēng)溫度控制制冷機(jī)和電加熱。實(shí)際溫度高于控制器設(shè)定值，制冷機(jī)開；實(shí)際溫度低于控制器設(shè)定值，冷機(jī)關(guān)，電加熱開。（2）濕度控制：根據(jù)回風(fēng)濕度控制除濕機(jī)。實(shí)際濕度高于控制器設(shè)定值，除濕轉(zhuǎn)輪開，實(shí)際濕度低于設(shè)定值，除濕轉(zhuǎn)輪關(guān)。（3）再生風(fēng)機(jī)和再生電加熱的控制：根據(jù)送風(fēng)濕度和回風(fēng)濕度差值判斷除濕機(jī)的除濕效果。濕度差值很小，則判斷除濕效果好，可以啟動再生風(fēng)機(jī)和再生電加熱；差值大于設(shè)定值時，關(guān)閉再生電加熱，同時延時一段時間關(guān)閉再生風(fēng)機(jī)，以便帶走余熱。（4）過濾器檢測：在初效和中效過濾器上分別安裝壓差開關(guān)，監(jiān)視過濾網(wǎng)的吸塵效果，根據(jù)壓差判斷過

10、濾器是否堵塞，并在控制器上報(bào)警，提示采取措施。（5）風(fēng)機(jī)狀態(tài)檢測：監(jiān)控風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)（如開啟/關(guān)閉，正常/故障等），根據(jù)運(yùn)行狀況提供相應(yīng)保護(hù)措施。在風(fēng)機(jī)停止或故障停止，控制器報(bào)警，提示風(fēng)機(jī)故障，同時立即停止所有受控設(shè)備，保護(hù)空調(diào)機(jī)組。（6）風(fēng)閥和風(fēng)機(jī)聯(lián)動：風(fēng)機(jī)運(yùn)行，風(fēng)閥開啟；風(fēng)機(jī)停止，風(fēng)閥關(guān)閉。2.2 系統(tǒng)構(gòu)成除濕間空調(diào)暖通原理如圖1所示。圖1 空調(diào)暖通原理整個控制系統(tǒng)構(gòu)成分為軟件部分和硬件部分。軟件部分：ACS7軟件，支持在線趨勢圖和在線控制。硬件部分：現(xiàn)場控制器采用西門子Synco系列通用控制器RMU730-2和控制器操作面板RMz791等，執(zhí)行器和傳感器等選用配套進(jìn)口產(chǎn)品?？刂破髋c上位機(jī)連

11、接，使系統(tǒng)達(dá)到遠(yuǎn)程控制與監(jiān)控功能。溫濕度傳感器QFM3160感應(yīng)送風(fēng)溫濕度，通過控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制除濕間溫濕度。壓差開關(guān)QBM81-5監(jiān)測初、中效過濾網(wǎng)，檢測風(fēng)道阻塞狀況并報(bào)警。系統(tǒng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：冷機(jī)、電加熱、除濕轉(zhuǎn)輪，再生風(fēng)機(jī)、再生電加熱，主風(fēng)機(jī)等。2.3 人機(jī)界面系統(tǒng)的人機(jī)界面簡潔明了，操控方便，具有室內(nèi)溫濕度趨勢圖顯示功能。控制界面采用現(xiàn)場流程模式和模塊化結(jié)構(gòu)，圖2、圖3分別為在線溫濕度趨勢圖和上位機(jī)主控制界面圖。圖2 在線趨勢圖圖3 上位機(jī)控制圖3 軟件設(shè)計(jì)與系統(tǒng)調(diào)試3.1 控制流程根據(jù)系統(tǒng)功能和控制目標(biāo)，結(jié)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、執(zhí)行器和傳感器的性能，系統(tǒng)控制流程設(shè)計(jì)如圖所示。圖4 除濕間

12、溫濕度控制流程圖3.2 RMU730-2控制器組態(tài)配置西門子RMU7xx系列控制器中每種型號的產(chǎn)品都有5個預(yù)編程應(yīng)用程序。其中有些應(yīng)用程序要求擴(kuò)展模塊支持。在一臺設(shè)備試車時，必須先輸入相關(guān)的設(shè)備型號。然后，激活所有的相關(guān)功能、端子分配、設(shè)置和顯示，同時，使不需要的參數(shù)無效。另外，每個通用控制器都裝入3個空應(yīng)用程序：·1個用于基型A (通風(fēng)控制器)·1個用于基型C (冷凍控制器)·1個用于基型U (通用控制器)使用操作機(jī)RMZ790或 RMZ791, 控制器可以：·激活預(yù)編程應(yīng)用程序。·修改預(yù)編程應(yīng)用程序。·自由地配置應(yīng)用程序。

13、3;優(yōu)化控制器的設(shè)置。本系統(tǒng)使用的RUM730-2控制器上選擇了“基型U (通用控制器)”，就是在控制器的模式中選擇了“U模式”。根據(jù)控制要求，在RMU730-2 TYPE U模塊圖上畫出連線圖，在調(diào)試過程中逐步調(diào)整。3.3 主要功能模塊說明1）控制主風(fēng)機(jī)模塊應(yīng)用此功能模塊更多應(yīng)用于水泵和調(diào)解閥，在打開調(diào)解閥的情況下才能使泵運(yùn)行，可以設(shè)定閥開度為百分之幾的時候泵開始運(yùn)行，節(jié)能，避免憋泵。因?yàn)榘俜謹(jǐn)?shù)可以設(shè)定，它是依據(jù)controller的輸出y，若設(shè)定30%，則y輸出3.0V。此時q輸出開關(guān)信號，在除濕間控制中ON設(shè)定為0%，OFF設(shè)定為0%，q就一直有一個開的信號，只有在斷電或保護(hù)狀態(tài)下才輸出

14、關(guān)的信號。2）濕度差控制回路應(yīng)用濕度差控制利用controller3控制回路?；仫L(fēng)濕度和送風(fēng)濕度比較，濕度差小于4%時開再生風(fēng)機(jī)。在除濕間里送風(fēng)濕度總是大于回風(fēng)濕度的，作差值控制回風(fēng)濕度的輸入NX1就必須連接controller3模塊的Main，送風(fēng)濕度的輸入NX4就必須連接controller3模塊的Differential，這樣controller3模塊會隨時計(jì)算送風(fēng)濕度與回風(fēng)濕度的差值，如果NX1與NX4反接,會出現(xiàn)負(fù)值，則一直會認(rèn)為除濕效果不好。差值設(shè)定方法是把controller3模塊的¤upper comf setp與¤Low comf setp的值設(shè)為同一個數(shù)

15、，執(zhí)行差值計(jì)算。4）報(bào)警模塊應(yīng)用FAULS報(bào)警模塊可以接受四個不同的報(bào)警信息，報(bào)警時，紅燈閃爍，在面板上顯示報(bào)警信息，在RMU7xx系列控制器中，報(bào)警信息根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況書寫（僅支持英文）。本系統(tǒng)主要有初效過濾器和中效過濾器報(bào)警，風(fēng)機(jī)故障報(bào)警。3.4 調(diào)試中遇到的問題及解決辦法1）根據(jù)除濕間模塊初步連線圖在控制器上設(shè)定好模塊連接，觀察一段時間，發(fā)現(xiàn)主風(fēng)機(jī)不起因?yàn)橹黠L(fēng)機(jī)是受控的，在主風(fēng)機(jī)不起時，控制器已經(jīng)認(rèn)為是保護(hù)模式，控制器按鈕變紅色報(bào)警。僅僅按照控制連線圖把模塊連接，沒有做PID和程序參數(shù)設(shè)置，主風(fēng)機(jī)在正常情況下是按照控制器的起停來影響風(fēng)機(jī)的。在控制器中風(fēng)機(jī)占用濕度差回路的正比例接點(diǎn)，與步進(jìn)

16、模塊連接，在正比例輸出0%時，風(fēng)機(jī)就啟動，也就是說控制器正常運(yùn)行時，風(fēng)機(jī)總是啟動的。只有在保護(hù)狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)停止。2）進(jìn)一步調(diào)試發(fā)現(xiàn)溫濕度波動范圍較大溫濕度波動范圍比較大，主要是因?yàn)榭刂破鞯腜ID等參數(shù)沒有和整個控制系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，需要分析系統(tǒng)的熱容量然后摸索設(shè)定，并通過實(shí)驗(yàn)等待一個系統(tǒng)穩(wěn)定時間逐步調(diào)試。3）室內(nèi)濕度符合要求，但再生風(fēng)機(jī)不關(guān)按照系統(tǒng)設(shè)置，濕度符合設(shè)定值應(yīng)該關(guān)除濕機(jī)，濕度差大于%，不開再生風(fēng)機(jī)，濕度差小于%，認(rèn)為除濕效果不佳，再生風(fēng)機(jī)和再生電加熱開，把除濕轉(zhuǎn)輪上水分吹干帶走，提高除濕效率。但濕度在控制器設(shè)定值范圍之內(nèi)，如果濕度差還大于設(shè)定值，按系統(tǒng)設(shè)置，再生風(fēng)機(jī)和再生電加熱還啟動，這是不允許的，會損壞除濕轉(zhuǎn)輪。4）風(fēng)機(jī)聯(lián)動控制系統(tǒng)要求控制器正常運(yùn)行時，風(fēng)機(jī)就要運(yùn)行。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時使控制器正常運(yùn)行狀態(tài)中給外部一個數(shù)字信號。在TYPE A模式下可以通過送風(fēng)模塊完成這個控制，在TYPE U模式下利用了Var step switch模塊可調(diào)整信號輸入值給出開關(guān)量，使設(shè)定值為0% ，則實(shí)現(xiàn)控制器正常運(yùn)行時，風(fēng)機(jī)就有控制信號。4 結(jié)束語在電池除濕間溫濕度控制項(xiàng)目中一些技術(shù)要求與其它恒溫恒濕項(xiàng)目不同，濕度值要求非常低，僅用制冷除濕是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的，所以要用到專用設(shè)備除濕機(jī)。    除濕間要求是恒溫恒濕，