洁净室空调自动化控制PLC控制系统的应用

罗小妮++李翠++高立

摘要：PLC控制的应用越来越广泛，本文结合洁净室空调的控制对PLC系统的应用进行了简单的分析，由于PLC系统的安全可靠、以及可维护性高等优点，使其在电气控制中地位越来越高。 在洁净室空调控制中，PLC系统控制方法有其不可替代的优势。本文以洁净室的要求作为切入点，对PLC控制原理以及应用、PLC控制器的运行以及控制方法、PLC系统控制洁净室空调系统的功能进行了分析。

关键词：洁净室空调 PLC控制系统 应用

中图分类号：TP273 文献标识码：A = 文章编号：1007-9416（2014）10-0004-01

洁净室空调一般包括两个功能部分，一是新风机组，用来处理室外空气，二是空气处理机组，用来控制室内温湿度。两个模块的相互协作来保持系统相对于室外大气下的正压，以及维持系统要求的温度以及湿度。

1 洁净室要求

1.1 洁净等级

细微技术近些年来的发展非常迅速，随着质量保障体系思想的深化以及对产品的加工精度、纯度以及加工过程的可靠性的要求的提高，使得洁净室技术市场十分广阔。我国对洁净室的等级有明显划分，并且此等级以及录入我国洁净室的相应规范中。

1.2 新风量

洁净室内必须有新鲜空气的进入，一般单向流洁净室新鲜空气的量应该为总送风量的1/50～1/25，而非单向洁净室的新鲜空气的量约为总送风量的1/10～3/10，来保证人均每小时的新鲜空气的量在40m3以上。

2 PLC控制原理以及应用

如：洁净室的新风供给采用两用一备的新风机组合，此系统能够满足室内相对于室外的正压，并且维持系统以及满足室内舒适性要求所需的温度和相对湿度。洁净室的洁净区域在吊顶上安装有过滤风机以及干冷盘管来实现室内的空气循环以及降温等功能要求。室外空气通过冷盘管进入，在冷盘管中降温除湿为饱和空气，控制输出焓值为8.22。对焓值的调节可以控制室内湿度，当需要降低湿度时则降低焓值，反之则增加焓值。

洁净室空调控制从历史到现在有三种方式：早期的继电器控制、后来的直接数字式控制器控制以及PLC控制。继电器控制由于其自身的复杂性以及高故障率、高能耗的缺点已经被时代所淘汰，DDC虽然现在还有应用，但是其抗干扰能力差，以及自身结构的局限性使得其适用范围较窄。PLC系统的广泛应用主要在于其运行可靠、稳定，使用与维护操作方便，并且适合于现在的网络结构。

3 PLC控制器的运行以及控制方法

完整的PLC系统包括硬件、软件以及现场拓展结构三个部分。PLC对洁净室的自动化控制也是出于这个原理。PLC的输入/输出为模块设计，并且配有相似的模块以便进行替换，不要求冗余配置。PLC对现场设备的连接应通过远程I/O柜，需要用到PLC架，I/O柜以及接线等等。系统备用容量约为总容量的1/4。

（1）水冷系统中，通过设定冷水机组蒸发器的温度值来控制出水温度，而回水温度取决于蒸发皿从外界吸收的热量。洁净室空调的冷冻水的出水温度与回水温度最大温差设定为5℃。对冷冻水温差的控制，现采用在冷水机组蒸发皿的回水管以及出水管上安装变频器、PID温差调节器和温度变送器，即热负载发生变化时，冷冻水泵的转速也会相应变化。

（2）在冷冻水系统中，冷却塔的工作状态直接影响着低温冷冻水的温度，所以我们要想控制温差只需对高温冷冻水的温度进行控制即可。现采用变频器、PID温差调节器和温度变送器组成的闭环系统，控制冷凝器的出水温度为T，观察热负载变化时，冷却水泵转速的相应变化。

（3）在管道中，对压力信号进行采样，通过温差变送器以及PID调节器对管道压力进行优化，变频器通过PLC控制，从而达到控制水泵电机的目的。工作系统中，水泵电机一般为3台，启动系统，第一台水泵还是运行至工频，压力信号若显示压力不足，则第二台水泵开始工作，若第二胎运行至工频后网管压力仍然不够时，变频器自动启动第三泵变频运行，而一、二两台泵仍为工频运行，直至压力满足要求。当外部需求降低，第三台泵便停止工作，变频器切换至2泵，此时二泵处于变频状态，若二泵变频仍然不满足要求再切换至1电机，这样循环往复。

4 PLC系统控制洁净室空调系统的功能

4.1 数据显示

PLC控制能够显示机组当前的运行参数，存储数据，当需要某些数据时通过检索历史数据就能获得。

4.2 控制

控制功能是PLC系统的重要功能。PLC能够根据设定的参数、运行数据以及反馈数据进行PID调节，从而使得实际运行数据满足预期的功能需求。控制系统的运行方式：自动、软手动、就地手动三种。自动控制的存在使得对冷冻水、冷却水的变频控制的实现更加便捷，实现了开停的有效合理控制，并且节约能耗的同时还能避免结晶，强化了洁净室空调系统的安全性以及经济性。

4.3 系统保护

在整个系统中，设备的开停是有一定的时间顺序以及连锁关系的，通过设置PLC程序就可以实现顺序的控制。同时，连锁顺序是要有一定的保护措施的，来保证整个设备的安全可靠运行，例如：冷冻水、冷却水与机组的连锁控制，冷却塔与冷却水系统的连锁等等。

4.4 灵活可靠性

PLC代替单片机控制空调主机，使得系统控制的灵活性大大提高，可以同时满足用户的不同需求，并且减少了程序的开发周期。

PLC系统抗干扰能力强，适应恶劣环境的能力好，并且可维护性好。

4.5 易操作

现代的PLC编程语言以易学易懂易操作位原则，使得各种功能的实现更加方便。使得开发周期缩短，并且节省了程序容量。尤其是顺序功能图编程功能以及使用结构化语言功能的增加，使得各种功能模块例如通讯功能选择、通讯参数设置等等功能更容易实现。

5 结语

在洁净室空调控制中，PLC系统控制方法有其不可替代的优势，PLC为核心的控制系统实现了对空调的控制以及其他主机之间的协调，具有先进、经济、可靠、灵活等特点。我们以后的工作中还应对其性能不断优化，以实现我们的最优目标。

参考文献

[1]黄翔主编.空调工程[M]，北京：机械工业出版社，2006.

[2]彭传新，赵慧娟，王爱萍.PLC 和变频器在纺织空调系统中的应用[J].棉纺织技术.2009.