恒溫恒濕空調(diào)機(jī)PLC控制程序優(yōu)化

恒溫恒濕空調(diào)機(jī)PLC控制程序優(yōu)化戴建國(guó)【摘要】optimizedthePLCcontrolprogramofconstanttemperatureandhumidityairconditionersintheproductionareasofGuangzhouCigaretteFactory.Usingthemethodsofadjustingairmoisturecontentoftheairsupplyoutlettoadjustrelativeairhumidity,adoptingcascadePIDdoubleloopadjustmentinthePIDalgorithmoftemperatureandhumidity,increasingtheworkingconditionrecognitionandcorrectionoflogicineachairconditionerandconstructingintelligentairconditioningcontrolmoduletorealizeautomatictemperatureandhumidityadjustment,remarkableenergy-savingeffecthasbeenachieved.%優(yōu)化了廣州卷煙廠生產(chǎn)區(qū)域空調(diào)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)的PLC控制程序，采取的措施包括調(diào)節(jié)送風(fēng)口的空氣中的含濕量從而調(diào)節(jié)環(huán)境的空氣相對(duì)濕度，在溫度及濕度的PID算法上采用串級(jí)PID雙環(huán)調(diào)節(jié)，在各臺(tái)空調(diào)機(jī)增加工況識(shí)別及修正邏輯，構(gòu)建智能空調(diào)控制模塊實(shí)現(xiàn)溫濕度自動(dòng)偏移等，取得了顯著的節(jié)能效果。期刊名稱】《機(jī)電工程技術(shù)》年(卷),期】2014(000)010【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P10-12,43)【關(guān)鍵詞】空調(diào)環(huán)境;溫濕度；PLC程序;優(yōu)化;節(jié)能作者】戴建國(guó)作者單位】廣州卷煙廠，廣東廣州510385正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TP273廣州卷煙廠生產(chǎn)區(qū)域共有61臺(tái)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)，其分布如表1,均采用PLC控制，分別用于各個(gè)生產(chǎn)區(qū)域的溫濕度控制。部分控制區(qū)域需同時(shí)使用多臺(tái)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)分別控制其局部空間的溫濕度。原恒溫恒濕空調(diào)機(jī)控制系統(tǒng)采用各自獨(dú)立的區(qū)域的溫度、濕度的PID控制方式，雖然各個(gè)控制區(qū)域的溫濕度均能滿足工藝參數(shù)的要求，但存在局部空間的溫濕度的差異及溫濕度的波動(dòng)，同時(shí)在原控制方式下使在同一控制區(qū)域的不同恒溫恒濕空調(diào)機(jī)處于不同的工作點(diǎn)，原控制方式忽略了鄰近區(qū)域的工況，存在系統(tǒng)內(nèi)耗現(xiàn)象，甚至形成多臺(tái)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)之間的能源對(duì)沖現(xiàn)象，造成能源浪費(fèi)。同時(shí)原恒溫恒濕空調(diào)機(jī)控制方式對(duì)PID的參數(shù)的準(zhǔn)確性要求較高、依賴性較強(qiáng)，單一PID參數(shù)不能適應(yīng)氣候的變化并保持其響應(yīng)穩(wěn)定的特性，在氣候變化或特定氣候時(shí)，原控制系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)溫濕度不斷周期波動(dòng)，甚至出現(xiàn)周期性加熱、制冷或除濕、加濕的工況，這也造成能源浪費(fèi)。為節(jié)約能源并提高控制環(huán)境溫濕度的平穩(wěn)性，優(yōu)化控制、采用新的控制方式勢(shì)在必行。第一階段：采用新的控制方式，提高控制系統(tǒng)適應(yīng)氣候的變化能力并提高系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性，以達(dá)到節(jié)能效果［1-4］。（1）通過調(diào)節(jié)送風(fēng)口的空氣中的含濕量，來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)境的空氣相對(duì)濕度空氣中的含濕量，也就是空氣中的絕對(duì)濕度。在濕空氣中，與1kg干空氣同時(shí)并存的水蒸汽量稱為含濕量，用符號(hào)d表示，單位為g/kg（干空氣）。即：d=1000mq/mg，式中mq為水蒸汽的質(zhì)量，mg為干空氣的質(zhì)量。按理想氣體狀態(tài)方程，有：可見：在同樣壓力下溫度變化與空氣中的含濕量無(wú)關(guān)?？諝獾恼酆蠚怏w常數(shù)Rg,g二R/mg=287.0J/(kgK)。水蒸汽的折合氣體常數(shù)Rg,q=R/mq=461.7J/(kg?K)。由于空氣中的含濕量有異于空氣相對(duì)濕度，同一空氣在同樣壓力下溫度變化與空氣中的含濕量無(wú)關(guān)；而空氣中的相對(duì)濕度，在一定的溫度范圍內(nèi)隨溫度的變化而改變，同一空氣在同樣壓力下溫度升高，其相對(duì)濕度降低；反之溫度降低，其相對(duì)濕度上升。故此，按標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，用控制環(huán)境的溫濕度設(shè)定值可計(jì)算出控制環(huán)境的空氣中的含濕量設(shè)定值，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)口的空氣中的含濕量，來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)境的空氣相對(duì)濕度，從本質(zhì)上解決了原來(lái)通過控制送風(fēng)口的空氣的相對(duì)濕度來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)境相對(duì)濕度而造成的相對(duì)濕度不穩(wěn)定問題［5-6］。(2)在溫度及濕度的PID算法上采用串級(jí)PID雙環(huán)調(diào)節(jié)，并根據(jù)控制對(duì)象的實(shí)際值修正1級(jí)PID的輸出限幅值，這樣既保證系統(tǒng)的快速響應(yīng)性，又保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于生產(chǎn)區(qū)域的空間較大，其溫度及濕度的變化較為緩慢，在控制上是典型的滯后系統(tǒng)，如采用單一的PID算法，往往存在其溫度及濕度波動(dòng)的問題，以濕度控制為例，新的串級(jí)PID雙環(huán)調(diào)節(jié)流程如圖1。(3)針對(duì)同一控制區(qū)域的不同恒溫恒濕空調(diào)機(jī)處于不同的工作點(diǎn)，甚至形成多臺(tái)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)之間的能源對(duì)沖的問題，在控制程序中增加了相關(guān)聯(lián)空調(diào)機(jī)間的PLC通信程序，并在各臺(tái)空調(diào)機(jī)增加工況識(shí)別及修正邏輯，避免多臺(tái)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)之間的能源對(duì)沖現(xiàn)象?？照{(diào)機(jī)增加工況識(shí)別及修正邏輯程序流程示意圖如圖2。通過第一階段新的控制方式的實(shí)施，取得良好的控制效果。以同一臺(tái)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)(南儲(chǔ)絲房26#空調(diào)機(jī))在相近的工況為例，如圖3和圖4所示：圖3為7月4日南儲(chǔ)絲房26#恒溫恒濕空調(diào)機(jī)運(yùn)行原程序的趨勢(shì)曲線，圖4為7月5日南儲(chǔ)絲房26#恒溫恒濕空調(diào)機(jī)運(yùn)行新程序的趨勢(shì)曲線，兩天的室外溫濕度的平均值接近相同。從趨勢(shì)曲線看，受控制區(qū)域的相對(duì)濕度曲線（1）較原控制模式的具有更好的響應(yīng)性及穩(wěn)定性。新程序的制冷閥開度（3）和加熱閥開度（2）。較快達(dá)到溫濕度設(shè)定值，且閥門波動(dòng)幅度較小，平均值較低。經(jīng)過幾個(gè)月的測(cè)試及對(duì)比，第一階段的控制模式初見成效，實(shí)現(xiàn)溫濕度的平穩(wěn)控制，解決了原系統(tǒng)所存在的問題。通過能源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示，可達(dá)約8%的節(jié)能效果。在第一階段的基礎(chǔ)上，構(gòu)建智能空調(diào)控制模塊實(shí)現(xiàn)溫濕度自動(dòng)偏移，提高節(jié)能效果。根據(jù)廣州卷煙廠《關(guān)于溫濕度控制的場(chǎng)所溫濕度指標(biāo)及要求》（見表2），溫度均有±2工、濕度均有±5%的允差范圍。只要受控環(huán)境溫濕度在允差范圍內(nèi)，就滿足生產(chǎn)要求。因此，構(gòu)建智能空調(diào)控制模塊系統(tǒng)在保留溫度和濕度中心點(diǎn)進(jìn)行控制的功能外，并能根據(jù)室內(nèi)外溫濕度工況自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)以溫