電氣自動(dòng)控制與高校實(shí)驗(yàn)室排放廢氣凈化系統(tǒng)的應(yīng)用

摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于環(huán)境空氣要求也不斷提高，排放廢氣凈化處理的應(yīng)用范圍也越來越廣，要求也越來越高。文章就某高校實(shí)驗(yàn)科技樓的排放廢氣凈化系統(tǒng)工程為例，總結(jié)了該工程改造設(shè)計(jì)過程的一些具體做法和體會(huì)。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)控制；高校實(shí)驗(yàn)室；排放廢氣凈化系統(tǒng)；改造工程設(shè)計(jì)；排放標(biāo)準(zhǔn) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：X701 文章編號(hào)：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

隨著現(xiàn)代科技不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新進(jìn)步，對(duì)于高?？蒲袑?shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)要求也不斷提高，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫度、濕度、潔凈度，要求越來越高，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)室的排放有害廢氣凈化處理更為重視，應(yīng)用范圍也越來越廣。許多的科學(xué)研究、空氣環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)好壞對(duì)現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步有著密切的關(guān)系，論文就某高?？蒲袑?shí)驗(yàn)室系列排放有害廢氣凈化處理系統(tǒng)進(jìn)行探討。

1 工程概況

某高?？蒲袠浅袚?dān)（教學(xué)科研的實(shí)驗(yàn)）的場(chǎng)所。該建筑設(shè)計(jì)根據(jù)不同樓層和區(qū)域功能特點(diǎn)來配置相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室區(qū)域，本實(shí)驗(yàn)樓共13層，每層面積約3000m2，分兩大區(qū)域?qū)嶒?yàn)室，由兩套排放廢氣凈化處理系統(tǒng)擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)廢氣凈化任務(wù)，兩套排放系統(tǒng)安裝在本樓層的天面平臺(tái)。這次改造主要針對(duì)滯后缺陷控制系統(tǒng)線路，重新設(shè)計(jì)采用PLC模塊自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)運(yùn)行效能，確保安全運(yùn)行。

2 實(shí)驗(yàn)室排放廢氣凈化系統(tǒng)改造工程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示：

3 控制系統(tǒng)的改造工程設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)控制方框流程圖

系統(tǒng)控制方框流程圖如圖2所示：

3.2 控制系統(tǒng)的改造工程設(shè)計(jì)

我們?cè)谥朴喐脑鞂?shí)驗(yàn)室排放廢氣凈化系統(tǒng)建設(shè)方案中，采取新思路和新的方法，既在原來的設(shè)備基礎(chǔ)組合上，以補(bǔ)配置、以排風(fēng)廢氣凈化系統(tǒng)為主，配以各單元實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)通風(fēng)柜輔助設(shè)備。

為保證控制達(dá)到國家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求，我們選擇采用PLC模塊與人機(jī)界面自動(dòng)控制系統(tǒng)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，全天候全區(qū)域監(jiān)控、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，針對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室各單元，使用排風(fēng)-通風(fēng)柜無規(guī)律和頻繁啟動(dòng)的特點(diǎn)，自動(dòng)控制系統(tǒng)識(shí)別實(shí)驗(yàn)室單元使用通風(fēng)柜時(shí)，排風(fēng)廢氣凈化系統(tǒng)才啟動(dòng)運(yùn)行，反之實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)束系統(tǒng)也自動(dòng)結(jié)束，達(dá)到智能控制，從根本上解決系統(tǒng)故障率高、運(yùn)行成本高、不節(jié)能、操作使用繁瑣等問題，克服了過去傳統(tǒng)的控制原理中存在系統(tǒng)設(shè)備安全無保護(hù)滯后的缺陷；

3.3 控制原理

采用PLC模塊與人機(jī)界面以及二次回路結(jié)合的控制系統(tǒng)，編寫完善的運(yùn)行PLC程序，把PLC控制程序?qū)懭肽K。當(dāng)各單元實(shí)驗(yàn)室要啟動(dòng)排風(fēng)通風(fēng)柜時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別到各單元操作觸發(fā)啟動(dòng)信號(hào)后，根據(jù)單元啟動(dòng)系統(tǒng)順序要求，打開單元排風(fēng)通風(fēng)柜電動(dòng)風(fēng)閥，系統(tǒng)確認(rèn)通風(fēng)電動(dòng)風(fēng)閥已經(jīng)打開后，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)單元通風(fēng)柜排風(fēng)電機(jī)、系統(tǒng)變頻器（主要控制輸出）主排風(fēng)電機(jī)、附塔自吸泵、排放廢氣紫外線燈管以及系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)，其他實(shí)驗(yàn)室單元若使用排風(fēng)通風(fēng)柜時(shí)，主系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保持運(yùn)行狀態(tài)，直至最后單元使用結(jié)束，系統(tǒng)根據(jù)關(guān)閉順序才會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。

保護(hù)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別各單元電動(dòng)風(fēng)閥是否有打開或關(guān)閉、單元通風(fēng)柜排風(fēng)電機(jī)、主系統(tǒng)附塔的自吸泵、主變頻器-排風(fēng)主電機(jī)、紫外線燈管、配電系統(tǒng)、等電位系統(tǒng)以及其他設(shè)備的運(yùn)行情況是否正常，模塊系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)到某一電氣設(shè)施正?；虿徽r(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)采取相應(yīng)的保護(hù)措施后，并在系統(tǒng)人機(jī)界面，顯示文字告知故障點(diǎn)，有利于快速解決故障隱患，達(dá)到系統(tǒng)安全

運(yùn)行。

3.4 保護(hù)系統(tǒng)原理

保護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)控信號(hào)，采用電流變送器，安裝在配電單元輸出端，拾起系統(tǒng)設(shè)置的信號(hào)參數(shù)，反饋給PLC模塊程序，由系統(tǒng)程序識(shí)別某個(gè)單元電氣設(shè)備是否執(zhí)行保護(hù)，達(dá)到保護(hù)目的。

3.5 系統(tǒng)的防雷、電網(wǎng)脈沖電壓、保護(hù)接零

采用等電位接法與PLC程序配合進(jìn)行保護(hù)，用電流變送器接入用電零線單元，拾取零線漏電信號(hào)反饋到系統(tǒng)程序，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的允許漏電電流大小，從而啟動(dòng)保護(hù)指令。

系統(tǒng)采用等電位保護(hù)系統(tǒng)和防雷器的配合，可以根本上解決低壓配電網(wǎng)中的脈沖電壓干擾、漏電保護(hù)、過負(fù)載保護(hù)以及防直擊雷、閃電雷、感應(yīng)雷、電氣設(shè)備零線過載保護(hù)等，具有針對(duì)排放廢氣凈化系統(tǒng)安裝在樓層頂層的特點(diǎn)，使系統(tǒng)設(shè)備和用電安全具有可靠防護(hù)措施和保護(hù)系統(tǒng)。

等電位系統(tǒng)指電源端零線與接地線直接連接，電網(wǎng)端零線與接地線形成等電位，當(dāng)配電系統(tǒng)在零線和接地線上有任何的高脈沖電壓，等電位保護(hù)系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)我們?cè)O(shè)置的所需保護(hù)參數(shù)，自動(dòng)切斷故障配電設(shè)備，并配合PLC程序-人機(jī)界面，顯示文字報(bào)警區(qū)域，可以快速自動(dòng)排查故障區(qū)域，不影響其他區(qū)域運(yùn)行，達(dá)到保護(hù)電氣設(shè)備。

等電位保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理：系統(tǒng)采用PLC模塊，編寫自動(dòng)控制程序，在各支路配電支路網(wǎng)電源總零線、總接地線上，安裝低讀數(shù)-高靈敏度的電流變送器，拾取等電位電流和電位差的信號(hào)，反饋給PLC控制系統(tǒng)程序，自動(dòng)參數(shù)比較后，進(jìn)行各自指令動(dòng)作保護(hù)。

3.6 遺忘關(guān)閉/時(shí)間預(yù)設(shè)功能

利用PLC系統(tǒng)程序的時(shí)間指令，把我們所需要的設(shè)置時(shí)間指令，編寫在各單元的控制回路中，配合運(yùn)行指令結(jié)合，形成預(yù)設(shè)置的遺忘功能指令，當(dāng)啟動(dòng)了單元通風(fēng)柜運(yùn)行時(shí)，而忘記關(guān)閉單元通風(fēng)柜、系統(tǒng)預(yù)設(shè)最長運(yùn)行時(shí)間立即啟動(dòng)計(jì)時(shí)，各單元實(shí)驗(yàn)室操作啟動(dòng)通風(fēng)柜運(yùn)行所需要時(shí)間功能。當(dāng)某個(gè)單元操作忘記關(guān)閉通風(fēng)柜時(shí)，系統(tǒng)可事先設(shè)置最長使用時(shí)間，當(dāng)時(shí)間到了，系統(tǒng)自動(dòng)會(huì)關(guān)閉，防止系統(tǒng)長時(shí)間不停運(yùn)行以及不安全

隱患。

預(yù)設(shè)功能：?jiǎn)卧僮骺梢灶A(yù)設(shè)所需要使用時(shí)間，這樣可以掌握做實(shí)驗(yàn)的控制時(shí)間，有利于實(shí)驗(yàn)的完整性、兼容性。把系統(tǒng)運(yùn)行提高到較先進(jìn)的智能控制操作，充分利用系統(tǒng)運(yùn)行效率，安全穩(wěn)定、節(jié)能。

3.7 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

利用網(wǎng)絡(luò)建立PLC控制系統(tǒng)-人機(jī)界面的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)全天候的監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控處理系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)解決故障，確保系統(tǒng)安全

運(yùn)行。

3.8 系統(tǒng)變頻器

主要控制排放廢氣凈化系統(tǒng)的主排風(fēng)機(jī)運(yùn)行的變頻，可以實(shí)現(xiàn)排風(fēng)機(jī)的最佳運(yùn)行效能，變頻器的控制參數(shù)，采用電流變送器拾取在各單元實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)柜排風(fēng)電機(jī)的運(yùn)行電流的信號(hào)參數(shù)，由電流變送器拾取信號(hào)-反饋PLC系統(tǒng)程序，進(jìn)行比較后，指令變頻器所需要變頻參數(shù)，達(dá)到控制變頻節(jié)能效果。

4 結(jié)語

該科技樓實(shí)驗(yàn)室排放廢氣凈化系統(tǒng)經(jīng)過兩年多的實(shí)際運(yùn)行，從實(shí)際運(yùn)行效果上看，各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)通風(fēng)柜使用排放參數(shù)、智能控制以及主系統(tǒng)的排放標(biāo)準(zhǔn)、控制系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，系統(tǒng)安全穩(wěn)定、節(jié)能、效果良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為我國類似高校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 室內(nèi)環(huán)境健康消費(fèi)指導(dǎo)手冊(cè)[M].

[2] 中國室內(nèi)環(huán)境年鑒[M].

作者簡(jiǎn)介：何柏青（1958-），男，廣東梅州人，廣東汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化工程師，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：陳 倩）