基于PLC的温湿度控制系统设计与实现

1、#128# 暖通空调HV&AC 2010年第40卷第8期工程实例基于PLC 的温湿度控制系统设计与实现无锡科技职业学院 张如萍 唐育正摘要 针对工艺性空调温湿度控制的特殊性, 提出了先进行含湿量控制、再进行温度控制的温湿度控制方案; 介绍了实施此方案的空调系统组成和S7 200PLC 的控制过程, 并给出了控制程序。关键词 PLC 温湿度控制 PID 调节 空调系统Design and implementation of temperature andhumidity control system based on PLCB y Zhang R upin g and T an g Y

2、uzhengAbstract Based o n the specific char acter istics o f temper ature and humidity contr o l of industr ia l airconditioning sy stem , puts fo rw ar d a co ntr ol me thod of f ir st co ntr olling the mo istur e content and then contr olling the tempera tur e o f the w or kshop. Pr esents the comp

3、o nents o f the air conditio ning system and the contr o lling pr oce ss using S7 200PL C, and g iv es the co ntr ol pr o gr am.Keywords pr og ra mmable log ic contr o ller, temper atur e and hum idit y c ontr ol, pro por tional integ r al der ivative r eg ulation, air co nditio ning syste mWuxi Pro

4、fess ional College of S cience and Technolog y, Wuxi, J iangs u Province, China实验室的温湿度环境(以下称工况 一般是由工艺性空调加以控制的, 特殊的工况对空调设备及其控制有特殊的要求。由于温度和相对湿度是两个相关联的空气参数, 在调节温度的同时, 相对湿度会随之变化。以往的仪表和DDC 控制器往往根据需要选择温度优先或是湿度优先进行控制, 使得温湿度控制的调节时间长, 控制精度低, 难以实现温湿度同时控制。本文结合南通某纺织研究所的特种纤维实验室(以下简称特控室 的温湿度控制, 介绍利用PLC 强大的数字逻辑运算功

5、能实现对特殊工艺用空调的温湿度控制, 通过对空气含湿量的控制实现温湿度的最佳控制, 此方案温湿度控制系统响应速度快、稳定性好, 也可用于其他工艺性空调的温湿度控制中。1 系统概述1. 1 系统构成系统由组合式空调机组、低温冷水机组和PLC 控制系统三大部分组成, 如图1所示。组合 图1 空调系统构成次表冷段、电加热段、电加湿段和送风段组成。低温机组提供给二次表冷段13的乙二醇和水的混合制冷剂。PLC 控制系统由主模块、扩展模拟量模块、人机界面(H M I 和低压电器等组成。由!张如萍, 女, 1961年7月生, 大学, 高级工程师214028 无锡市新区新锡路8号无锡科技职业学院中德机电学院D

6、210暖通空调HV&AC 2010年第40卷第8期 工程实例#129#3 软件设计3. 1 控制方案本控制系统主要包括含湿量控制和温度调节两个环节。先对空气的含湿量进行控制, 再进行等湿的温度调节。从焓湿图可知, 当含湿量控制到所需值后, 再沿等含湿量线进行温度控制, 当温度达到所需值时, 相对湿度便自然达到所需的值。含湿量的调节控制分加湿与除湿, 加湿由电加湿器实现, 除湿由转轮除湿机实现。从焓湿图可知, 4种工况均为低湿工况, 故系统多数情况下处于除湿控制状态。除湿量的控制采用控制转轮除湿机再生温度的方式实现, 再生温度的设定值取决于工况和含湿量的采样值与目标值的差值。设定好再生温

7、度后, 再进行再生温度的PID 自动调节。空气的含湿量调控好后再进行温度控制。当需要升温时启动电加热器, 并调节加热控制信号; 当需要降温时, 启动制冷设备, 调节冷水阀的开度, 使室内温度控制到设置值附近。温度调节为等湿调温过程, 电加热显然是等湿加热, 而表冷降温是否为等湿过程取决于二次表冷温度是否低于露点温度。从焓湿图可知4种工况的露点温度都在0. 55以下, 所以用13的制冷剂降温为等湿降温。其控制流程图如图3所示。3. 2 部分控制程序主程序:网络1L D SM 0. 1 初始扫描CAL L 初始化调用初始化子程序, 复位内存M O VB 200, SM B34A T CH 中断0,

8、 10EN I 网络2L D SM 0. 0CAL L 界面指示变量, 设定初始参数内部定时0设定时间常数将PID 运算中断0程序和中断10关联, 并开中断全局开中断允许除湿机和电加湿段实现特控室的湿度控制; 一次表冷段实现混风后的预处理, 以提高除湿效果; 二次表冷段和电加热段实现特控室的温度控制。1. 2 控制要求特控室对温湿度的要求有如下4种工况。工况1:室内温度10, 相对湿度50%; 工况2:室内温度15, 相对湿度30%; 工况3:室内温度20, 相对湿度20%; 工况4:室内温度30, 相对湿度15%。控制精度要求:室内温度为1, 室内相对湿度为5%。设备运行工况包括制冷、制热、

9、加湿和除湿等, 各运行工况由人机界面实时监控。人机界面可以显示设备的状态参数, 并可方便设置与调整各工况的温湿度、启动与转换延迟时间、制冷压缩机的最短开(停 机时间和传感器采样信号校准等控制参数。声光指示各种报警, 并记录报警发生时间, 以供历史数据查询。报警信号包括过滤器堵塞、排气压力过高、吸气压力过低、水流量不足和温湿度过高过低等。各设定参数需输入密码方可更改。2 控制硬件设计电气控制原理结构如图2所示。PLC 控制器选用S7 200系列的主模块CPU224及扩展模块EM 235和EM232, 人机界面采用M T510T 。CPU224用于实现运算和逻辑控制, 如PID 运算、含湿量运算以

10、及送风电动机的开关控制, 转轮除湿机、低温冷水机组、电加湿器等的开关控制与状态指示。EM 235为四模拟量输入、一模拟量输出模块; EM 232为两模拟量输出模块。温湿度变送器输出的420mA 标准信号送EM235的输入接口, 模拟输出信号送冷水阀、蒸汽阀、电加湿器和电加热器模块, 分别进行阀门开度、加湿量和加热量的控制。调用界面指示子程序。该程序包含输入采样转换指示, 输出状态指示和设备运行状态指示调用报警输出子程序。该程序CAL L 报警输出包含判断各采样点状态是否超过极限状态, 如果超过则反映在界面上和用指示灯指示网络3 调用含湿量计算子程序(带参数子程序调用图2 电气控制原理结构L D

11、 SM 0. 0, #130#工程实例 暖通空调HV&AC 2010年第40卷第8期含湿量计算子程序:图3 控制流程VD1756, V D1760, V D1764CA L L 含湿量计算, V D1768, VD1772, V D1776, V D1780CA L L 含湿量计算, V D1784, VD1788, V D1792, V D1796室内含湿量计算设定含湿量计算网络1L D SM 0. 0XO RD A C0, AC0XO RD A C1, AC1XO RD A C2, AC2XO RD A C3, AC3 累加器清零M O VR #T , A C0/R 100. 0,

12、 A C0M O VR AC0, A C1*R A C0, AC1M O VR AC1, A C2*R A C0, AC2*R 7. 26515, A C0*R-3. 88187, A C1*R 72. 2108, A C2+R 0. 460871, A C3+R A C0, AC3+R A C1, AC3+R A C2, AC3M O VR AC3, #T t 网络2L D SM 0. 0*R #H , A C3M O VR AC3, A C0/R -100. 0, AC3+R 100. 0, A C3M O VR 6. 2199, A C1*R A C0, AC1/R AC3, A C1M

13、 O VR AC1, #Ft h4 调试结果此机组在南通某公司纺织纤维研究所运行3年多, 控制稳定, 精度控制在温度0. 5、相对湿度3%以内, 得到了用户好评。5 结语利用PLC 计算功能强大、工作方式灵活的特点来实现控制的智能化。在上述的温湿度控制中, 采用了先控制空气的含湿量, 再控制空气温湿度的方案。含湿量是通过测得的温度和相对湿度计算出来的, 而不是直接测得的; 转轮除湿机工作时, 再生温度的设定值根据设定工况和实际含湿量的差值通过查表的方式获得。因此, 当要求控制器具有计算和查表等功能时, 常常用PLC 来实现控制仪表和DDC 控制器不能实现的智能控制。参考文献:1 徐国林. PL C 应用技术M .北京:机械工业出版社,网络4