化纤组合式空调控制系统设计

2018-09-29 17:12:56

化纤组合式空调控制系统设计 


    随着现代工业的发展生产过程中对空气环境的要求越来越高为了满足人体舒适和工艺流程的需要生产中应能在某一空间内对空气的温度湿度洁净度 和流速进行调节在化纤厂中把为工艺流程提供空气调节的系统称之为工艺性空调目前国内绝大多数纺织厂采用带喷淋表冷的空气热湿处理方式空气处理 设备多采用大型组合式空调器空调系统采用全年定风量的双风机空 调系统该方式由于车间内工艺设备发热量大加之工艺流程对空调送风参数有比较严格的温湿度精度要求生产线中所需要的空调系统应能提供非常大的送 风量而这会引起风机的能耗较大f约占空调制冷能耗的25%)。因此减少风机的能量消耗对整个化纤厂的节能工作具有重要意义。 
    1化纤组合式空调结构和工作原理 
    1.1化纤组合式空调结构 
    化纤组合式空调的结构如图1所示本系统由风阀执行器温湿度传感器压差开关差压变送器三通冷水阀及执行器蒸汽二通阀变频器和PLC组成。 

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    图一化纤组合式空调结构图

    其中空调系统的基本任务是使车间内的空气保持一定的温湿度使多余的热量和湿量排出车间并在热量和湿量不足时及时加以补充为完成这一任 以使被调温湿度能按等温加湿绝热加湿降温加湿等曲线逼近设定温湿度值本文给出了由空气系统水系统和蒸汽系统组成的空调控制系统设计方案。 
    1.2化纤组合式空调的工作原理 
    新风窗主要用于引进室外新鲜空气为节约能源有时也利用回风窗引进一部分车间回风新风窗和回风窗一般都设有调节风门以控制进风 量及新回风比回风通常由送风机混合送人喷水室喷水室有顺喷逆喷和多排喷嘴深井水循环水通过喷嘴喷出细小的水漓再将空气经过循环水逆喷以 完成绝热加湿过程经过深水井水顺喷可完成降温加湿过程空气被水处理后即可控制调节阀并用蒸汽对空气进行等温加湿或利用加热器对空气进行等湿加热利用喷水室处理空气可使空气的相对湿度比较稳定有利于对车间空气相对湿度的调节和控 从而满足纺织工艺对空气相对湿度的较高要求同时用水处理空气也可起到清洁空气的作用有利于降低车间空气的含尘浓度另外利用加热器能实现冬季 快速升温。 
    2系统硬件设计 
    本系统的硬件设计主要是设计控制系统和电机系统两大部分其中控制系统硬件结构框图如图2所示。 

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图二控制系统结构框图

    2.1控制方案 
    本设计方案采用DDC直接式数字式控制可采集现场各点温度湿度压力等模拟量及其参数的实时显示也可修改各种设定值和各种参数同时可实现自动开关机和自动调节相关阀及变频器以达到控制恒温恒湿恒压的目的并具有手动与自动切换功能。 
    此外在自控回路即使出现故障时系统也可以切换到手动状态继续正常调节各参数。 
    2.2执行装置 
    执行装置是完成所有动作的执行机构可完成化纤空调所有动作包括风机的启停水泵的 启停风阀控制等在化纤组合式空调的控制过程中控制器可发出信号给提风机和水泵当风阀接收到信号后便可对气室进行控制在控制过程中化纤空调将 根据控制器发出的指令自动或手动对车间温度和湿度进行控制执行控制可根据控制器或触摸屏进行本系统设有触摸屏人机操作界面。 
    2.3传感器 
    (1)温度传感器 
    本设计采用的是JCJ100F温度变送器。JCJ100F温度变送器内含高精度线性放大电路并选用高精度的元器件因而具有灵敏度高稳定性好准确度高和使用寿命长等优点。 
    在温度测控系统中可用热电偶或热敏电阻器采集温度然后由前置放大电路将检测到的微小信号转变为ADC可转换的信号同时经过冷端温度补偿后进行A/D转换这样即可把模拟温度信号数字化。 
    在把数字信号交给CPU处理后,CPU即可根据温度传感器的数据来控制回风阀排风阀新风阀送风阀和进回水阀从而完成自动调节空气温度的功能。 
    (2)湿度传感器 
    IH3605湿度传感器是一种电容式集成湿度传感器它可把电容式湿度传感器与调理电路一起制作在陶瓷基片上空气中的水蒸气可通 过保护性聚酯层再经过多孔铂层进入介质层以改变介质介的电常数从而使电容量发生变化这样通过电容频率和频率电压转换电路可将电容量变化转 换为直流电压输出。 
    由于IH3605的输出电压较高且线性较好因此无需放大和非线性校正就可直接接到A/D转换器以完成模拟量到数字量的转换此外它也可直接用作电子触发开关的信号源来启动压缩机工作。 
    2.4控制器 
    本化纤组合式空调控制系统采用西门子可编程控制器PLCS7-200作控制器,S7-200系列可编程控制器可以满足多种多样的自 动化控制需要由于本设计需要扩展模块CPU222只能带两个扩展接口,CPU222以上的型号可以带7个扩展模块由于选择CPU226的输入点太 因此综合之后选择的CPU型号是CPU224。同时选择EM222作为扩展输出模块现场的模拟量输入检测模块选用EM231-RTD,同时选择 Pt100做温度传感器。 
    可编程控制器的对外功能主要是通过各类接口模块的外接线来实现对工业设备或生产过程的检测与控制因此通过各种输入输出接口模 可编程控制器即可检测到所需的过程信息并将处理结果传送给外部过程从而驱动各种执行机构实现对工业生产过程的控制由于实际生产中的信号电平多 种多样而外部执行机构所需的电平也是多种多样但可编程控制器的CPU所处理的只能是标准电平故应通过I/O接口实现这种信号电平的转换为了适应各 种各样的过程信号因此设计中应有相应的多种I/O接口模块。 
    2.5控制电路的设计 
    本系统的整个电路由三部分组成即回风系统环境风系统和侧吹风系统根据当前温度和湿度的不同上述三部分各有不同的运行方式由于篇幅有限下面主要介绍回风系统的电路部分。 
    本系统中的回风系统的控制电路如图3所示图中断路器QF1闭合时变频器得电变频器常开触点闭合回风机得电而当断路器QF04闭合时照明灯亮短路器QF01闭合时电源指示灯亮风机运行同时风机运行的指示灯亮。 

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图三回风系统控制电路图

    3系统软件设计 
    本系统的软件流程图如图4所示由图可见系统运行时应先对程序进行初始化接着输入设定的参数值(风压新风回风环境 吹风混风温度和湿度),然后对所在车间进行采样采样结束后再把采样所得值和设定的参数值进行比较然后利用比较之后系统得到的新值来自动执行所 对应的功能从而完成一次工作之后系统将按照采样开始循环运作必要时也可以通过手动控制与人工干预控制对其进行控制。 

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图四软件流程图

    4结束语 
    本文给出了对化纤厂车间温度和湿度进行控制的设计方法该方法有手动和自动两种控制方式且其电气原理和控制线路接线设计整齐美 人机对话界面友好功能齐全操作简便另外经实际使用本系统软件运行正常无缺陷它可以将车间的室内温度控制在25℃±2℃,相对湿度在 50%~70%之间因而充分满足了人体舒适和工艺流程的需要也提高了产品的产量和质量