基子PLC的溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、128 暖通宅調(diào)HV&AC 2010年第40卷第8期基子P LC的溫濕度 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 無錫科技職業(yè)學(xué)院張如萍唐育正摘要針對(duì)工藝性空調(diào)溫濕度控制的特殊性,提出了先進(jìn)行舍濕量控制、再進(jìn)行溫度控制 的溫濕度控制方案;介紹了實(shí)施此方案的空調(diào)系統(tǒng)組成和S7200PI。C的控制過程,并給出了 控制程序。關(guān)鍵詞PI。C溫濕度控制PID調(diào)節(jié) 空調(diào)系統(tǒng)Design and implementation of temperature andhumidity control system based on PLCBy Zhong Rup Jng"k ond Tong YuzhengAbst

2、ract Based on the specific characteristics of temperature and humidity control of industrial air conditioning system。puts forward a control method of first controlling the moisture content and then controlling the temperature of the workshop.Presents the components of the air conditioning system and

3、 the controlling process using S7-200PLCand gives the control program.Keywords programmable logic controllertemperature and humidity control,proportional-integral derivative regulation,air conditioning systemWuxi Professional College of Science and Technology,WuxJ,Jmngsu ProvInce,Ch=na實(shí)驗(yàn)室的溫濕度環(huán)境(以下稱1

4、=況一般是由工藝性空調(diào)加以控制的,特殊的工況對(duì)空調(diào)設(shè)備及其控制有特殊的要求。由于溫度和相對(duì)濕度是兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的空氣參數(shù),在調(diào)節(jié)溫度的同時(shí),相對(duì)濕度會(huì)隨之變化。以往的儀表和DDC控制器往往根據(jù)需要選擇溫度優(yōu)先或是濕度優(yōu)先進(jìn)行控制,使得溫濕度控制的調(diào)節(jié)時(shí)間長,控制精度低,難以實(shí)現(xiàn)溫濕度同時(shí)控制。本文結(jié)合南通某紡織研究所的特種纖維實(shí)驗(yàn)室(以下簡稱特控室的溫濕度控制, 介紹利用PI,C強(qiáng)大的數(shù)字邏輯運(yùn)算功能實(shí)現(xiàn)對(duì)特 殊工藝用空調(diào)的溫濕度控制,通過對(duì)空氣含濕量的 控制實(shí)現(xiàn)溫濕度的最佳控制,此方案溫濕度控制系 統(tǒng)響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好,也可用于其他工藝性空 調(diào)的溫濕度控制中。1系統(tǒng)概述1.1系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)由組合

5、式空調(diào)機(jī)組、低溫冷水機(jī)組和 PLC控制系統(tǒng)三大部分組成,如圖1所示。組合 式空調(diào)機(jī)組由混風(fēng)段、一次表冷段、轉(zhuǎn)輪除濕段、二圖1空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成次表冷段、電加熱段、電加濕段和送風(fēng)段組成。低 溫機(jī)組提供給二次表冷段l3的乙二醇和水的 混合制冷劑。PLC控制系統(tǒng)由主模塊、擴(kuò)展模擬 量模塊、人機(jī)界面(HMI和低壓電器等組成。由張如萍,女,1961年7月乍.大學(xué)。商級(jí)1:程師214028尤錫市新區(qū)新錫路8號(hào)無錫科技職業(yè)學(xué)院中德機(jī)電 學(xué)院I210收稿H期:20100204 修州H期:201004-02萬方數(shù)據(jù)暖通牢調(diào)HV&AC 2010年第40卷第8期 工程實(shí)例129除濕機(jī)和電加濕段實(shí)現(xiàn)特控室的濕度控制

6、;一次表冷段實(shí)現(xiàn)混風(fēng)后的預(yù)處理,以提高除濕效果;二次表冷段和電加熱段實(shí)現(xiàn)特控室的溫度控制。1.2控制要求特控室對(duì)溫濕度的要求有如下4種工況。工況1:室內(nèi)溫度10,相對(duì)濕度50%;工況2:室內(nèi)溫度15,相對(duì)濕度30%;工況3:室內(nèi)溫度20,相對(duì)濕度20%;工況4:室內(nèi)溫度30,相對(duì)濕度15%?？刂凭纫?室內(nèi)溫度為±1,室內(nèi)相對(duì)濕度為±5%。設(shè)備運(yùn)行工況包括制冷、制熱、加濕和除濕等,各運(yùn)行T況由人機(jī)界面實(shí)時(shí)I旌控。人機(jī)界面町以顯示設(shè)備的狀態(tài)參數(shù),并可方便設(shè)置與調(diào)整各工況的溫濕度、啟動(dòng)j轉(zhuǎn)換延遲時(shí)間、制冷壓縮機(jī)的最短開(停機(jī)時(shí)問和傳感器采樣信號(hào)校準(zhǔn)等控制參數(shù)。聲光指示各種報(bào)警

7、,并記錄報(bào)警發(fā)牛時(shí)間,以供歷史數(shù)據(jù)查詢。報(bào)警信號(hào)包括過濾器堵塞、排氣壓力過高、吸氣壓力過低、水流量/f;足和溫濕度過高過低等。各設(shè)定參數(shù)需輸入密碼方町更改。2控制硬件設(shè)計(jì)電氣控制原理結(jié)構(gòu)如圖2所示。PLC控制器選用S7200系列的主模塊CPU224及擴(kuò)展模塊EM235和EM232,人機(jī)界面采用MT510T。CPU224用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)算和邏輯控制,如PID運(yùn)算、含濕量運(yùn)算以及送風(fēng)電動(dòng)機(jī)的開關(guān)控制,轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)、低溫冷水機(jī)組、電加濕器等的開關(guān)控制與狀態(tài)指示。EM2.35為四模擬量輸人、一模擬量輸出模塊;EM232為兩模擬量輸出模塊。溫濕度變送器輸出的420mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送EM235的輸入接口,模擬輸出信號(hào)

8、送冷水閥、蒸汽閥、電加濕器和電加熱器模塊,分別進(jìn)行閥門開度、加濕量和加熱量的控制。璧 -3"C囂盎甏蓼i 羹掣 鏊蓉 暫 豳飚然|臻霎蓁2薹 豳飚淵l22蠹荔萎 3軟件設(shè)計(jì)3.1控制方案本控制系統(tǒng)主要包括含濕量控制和溫度調(diào)節(jié) 兩個(gè)環(huán)節(jié)。先對(duì)空氣的含濕鞋進(jìn)行控制,再進(jìn)行等 濕的溫度凋節(jié)。從焓濕圖可知,當(dāng)含濕量控制到所 需值后,再沿等含濕量線進(jìn)行溫度控制,當(dāng)溫度達(dá) 到所需值時(shí),相對(duì)濕度便自然達(dá)到所需的值。 含濕量的調(diào)節(jié)控制分加濕與除濕。加濕由電加 濕器實(shí)現(xiàn),除濕由轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)實(shí)現(xiàn)。從焓濕圖可 知,4種工況均為低濕工況,故系統(tǒng)多數(shù)情況下處 于除濕控制狀態(tài)。除濕量的控制采用控制轉(zhuǎn)輪除 濕機(jī)再生

9、溫度的方式實(shí)現(xiàn),再生溫度的設(shè)定值取決 于_丁況和含濕量的采樣值與目標(biāo)值的差值。設(shè)定 好再生溫度后,再進(jìn)行再牛溫度的PID自動(dòng)調(diào)節(jié)。 空氣的含濕量調(diào)控好后再進(jìn)行溫度控制。當(dāng) 需要升溫時(shí)啟動(dòng)電加熱器,并調(diào)節(jié)加熱控制信號(hào); 當(dāng)需要降溫時(shí),啟動(dòng)制冷設(shè)備,調(diào)節(jié)冷水閥的開度, 使竄內(nèi)溫度控制到設(shè)置值附近。溫度調(diào)節(jié)為等濕 調(diào)溫過程,電加熱顯然是等濕加熱,而表冷降溫是 否為等濕過程取決于二次表冷溫度是否低于露點(diǎn) 溫度。從焓濕圖可知4種工況的露點(diǎn)溫度都在 0.55oC以下,所以用l3的制冷劑降溫為等濕 降溫。其控制流程圖如圖3所示。3.2部分控制程序主程序:網(wǎng)絡(luò)1LD SM0.1CAI。I,初始化M(3200。

10、SMI招4ATCH中斷0,10ENI網(wǎng)絡(luò)2LD SM0.0CALL界面指示m“2。2刪4ACmIIlC/Re細(xì)|J囂蠢“篇冀j(luò)劉黑2H黑2H E:M.2。32cALL報(bào)警輸出 幽i篷剿i l掣J燧捌l l簍圖2電氣控制原理結(jié)構(gòu) 初始掃描調(diào)用初始化子程序,復(fù)位內(nèi)存 變鰱。設(shè)定初始參數(shù)內(nèi)部定時(shí)0設(shè)定時(shí)|.日j常數(shù) 將III運(yùn)算巾斷0程序和中斷 lO關(guān)聯(lián),并開中斷全局開中斷允許調(diào)用界面指示子程序。該程序 包含輸入采樣轉(zhuǎn)換指示,輸出 狀態(tài)指示和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)指示 調(diào)用報(bào)警輸出子程序。該程序 包含判斷各采樣點(diǎn)狀態(tài)是否超 過極限狀態(tài),如果超過則反映 在界面上和用指爾燈指爪網(wǎng)絡(luò)3調(diào)用含濕量計(jì)算子程序(帶參數(shù)子

11、程序調(diào)用 LD SM0.0CALL含濕量計(jì)算,VDl752, 新風(fēng)含濕鏈計(jì)算 萬方數(shù)據(jù)130工程實(shí)例 暖通空調(diào)HV&AC 2010年第40卷第8期圖3控制流程VDl756。VDl760。VDl764CALL含濕苣計(jì)算,VDl768, VDl772。VDl776。VDl780 CALL含濕量計(jì)算,VDl784, VDl788.VDl792,VDl796網(wǎng)絡(luò)4 室內(nèi)含濕量計(jì)算 設(shè)定含濕量計(jì)算LD SMo.0CALL PID參數(shù)設(shè)定調(diào)用PID參數(shù)設(shè)定子程序,對(duì) 相對(duì)濕度、轉(zhuǎn)輪再生溫度和室 內(nèi)溫度三組PID參數(shù)進(jìn)行設(shè)定 網(wǎng)絡(luò)5LD SM0.0CALL輸出控制 根據(jù)PIE運(yùn)算結(jié)果,對(duì)各控制 閥、

12、加熱器和加濕器控制模擬 量信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算網(wǎng)絡(luò)6LD SMO.OCALL轉(zhuǎn)輪再生溫度設(shè)定依據(jù)除濕量和設(shè)定工況設(shè) 定轉(zhuǎn)輪再生溫度。該設(shè)定 值的合理性直接影響含濕 量的控制精度和響應(yīng)速 度含濕量計(jì)算子程序:網(wǎng)絡(luò)1LD SM0.0XORD ACO。ACOX(RD ACl。AClXORD AC2。AC2X(ItD AC3,AC3累加器清零M(VR#T。ACO/R 100.0,ACOMOVR ACO,ACl*R觸。AClMOVR ACl,AC2*R AC0。AC2*R 7.26515,ACO*R一3.88187,ACl*R 72.2108。AC2+R 0.460871。AC3+R ACO。AC3+R A

13、Cl。AC3+R AC2。AC3M:0VR AC3,#Tt網(wǎng)絡(luò)2LD SIo.O*R#H,AC3MoVRAC3.AC0/R一100.O,AC3+R 100.0,AC3MOVR 6.2199。ACl*R AcD.ACl/R AC3,AClMOVR ACl,#Fth4調(diào)試結(jié)果此機(jī)組在南通某公司紡織纖維研究所運(yùn)行3年多,控制穩(wěn)定,精度控制在溫度土0.5、相對(duì)濕 度±3%以內(nèi),得到了用戶好評(píng)。5結(jié)語利用PLC計(jì)算功能強(qiáng)大、工作方式靈活的特 點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)控制的智能化。在上述的溫濕度控制中, 采用了先控制空氣的含濕量,再控制空氣溫濕度的 方案。含濕量是通過測得的溫度和相對(duì)濕度計(jì)算 出來的,而不是直接測得的;轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)工作時(shí),再 生溫度的設(shè)定值根據(jù)設(shè)定工況和實(shí)際含濕量的差 值通過查表的方式獲得。因此,當(dāng)要求控制器具有 計(jì)算和查表等功能時(shí),常常用PLC來實(shí)現(xiàn)控制儀 表和DDC控制器不能實(shí)現(xiàn)的智能控制。參考文獻(xiàn):-1-徐國林.PLC應(yīng)用技術(shù)h幻.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2007萬方數(shù)據(jù) 基子PLC的溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作者:張如萍 , 唐育正 , Zhong Ruping, Ton