恒溫恒濕車間自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張鵬程

摘 要：隨著技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)工業(yè)發(fā)展水平越來(lái)越高，在這個(gè)背景之下，人們自然也就提高了對(duì)產(chǎn)品精度的要求?，F(xiàn)在很多車間的生產(chǎn)工藝都對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境做出了嚴(yán)格的規(guī)定，車間現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境包括的內(nèi)容有溫度、濕度等多方面的要素，所以恒溫恒濕車間的發(fā)展也就得到了人們的廣泛重視。整體上來(lái)說(shuō)，恒溫恒濕車間是通過(guò)空氣調(diào)節(jié)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不僅調(diào)節(jié)整個(gè)內(nèi)部環(huán)境的空氣溫度和空氣濕度，還能保證新鮮空氣的均勻程度，給現(xiàn)代化、規(guī)模化生產(chǎn)提供了很大的推動(dòng)力。本文針對(duì)恒溫恒濕車間的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：恒溫恒濕；自動(dòng)化控制；空氣調(diào)節(jié)；PID

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，我們生產(chǎn)的產(chǎn)品種類越來(lái)越多、對(duì)環(huán)境的要求也越來(lái)越高，所以很多已經(jīng)有越來(lái)越多人開(kāi)始重視恒溫恒濕車間。舉例來(lái)說(shuō)，很多制藥工業(yè)、機(jī)械工業(yè)以及集成電路工業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)都對(duì)環(huán)境有著較高的要求，否則會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。在整個(gè)恒溫恒濕車間當(dāng)中，應(yīng)用到的核心技術(shù)是空調(diào)自動(dòng)化控制，其可以直接影響到車間內(nèi)的溫度和濕度以及流速和流向等方面的要素，這不僅有利于創(chuàng)造一個(gè)較好的生產(chǎn)環(huán)境，對(duì)生產(chǎn)人員的身體健康也能帶來(lái)足夠的保障。

一、關(guān)于空氣調(diào)節(jié)控制技術(shù)的應(yīng)用

（一）空氣調(diào)節(jié)工作中包括的內(nèi)容

正常來(lái)說(shuō)，空氣調(diào)節(jié)本身包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容，分別是空氣溫度、空氣濕度、氣流方向以及空氣潔凈度。在空氣溫度的表示上，采用干球溫度計(jì)上所示溫度來(lái)佳藝標(biāo)識(shí)。濕度這項(xiàng)內(nèi)容則采用相對(duì)濕度來(lái)進(jìn)行衡量，是指在相同溫度之下飽和空氣和水蒸氣之間的比值。氣流則是指室內(nèi)空氣流動(dòng)所形成的速度，正常來(lái)說(shuō)，人體可以感受到每秒鐘0.3米的氣流。潔凈度這項(xiàng)內(nèi)容衡量的是空氣中粉塵含量的多少，正常來(lái)說(shuō)車間之內(nèi)都會(huì)導(dǎo)致廢氣的產(chǎn)生，所以潔凈度也是一項(xiàng)較為重要的內(nèi)容。

（二）關(guān)于空氣調(diào)節(jié)方式

空氣調(diào)節(jié)本身分為三個(gè)類型的方式，分別是水方式、冷媒以及全空氣，正常來(lái)說(shuō)，在工廠恒溫恒濕車間的設(shè)計(jì)中，所采用的空調(diào)應(yīng)該是全空氣式，并且由于單風(fēng)道能夠直接將固定風(fēng)量送到車間之內(nèi)，結(jié)合車間內(nèi)的溫度濕度情況來(lái)選擇冷熱控制閥，進(jìn)而保證車間的溫度。

二、關(guān)于自動(dòng)化控制

（一）控制系統(tǒng)

本次設(shè)計(jì)所采用的自動(dòng)控子系統(tǒng)為DDC系統(tǒng)，也就是直接電子控制系統(tǒng)該系統(tǒng)本身的組成包括中央控制、網(wǎng)絡(luò)和傳感器以及調(diào)節(jié)閥等功能部位。DDC系統(tǒng)的核心是DDC控制器，主要由輸入輸出轉(zhuǎn)換部和控制運(yùn)算部組成。輸入轉(zhuǎn)換部將來(lái)自傳感器的測(cè)量信號(hào)、配電盤的觸點(diǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸出轉(zhuǎn)換部將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成向控制閥及電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥輸出的控制信號(hào)或向配電盤輸出的觸點(diǎn)信號(hào)；在控制運(yùn)算部，由PID控制、定時(shí)器、信號(hào)逆轉(zhuǎn)、信號(hào)選擇等程序模塊構(gòu)成的控制程序，由輸入信號(hào)控制進(jìn)行周期性的必要運(yùn)算，通過(guò)輸出轉(zhuǎn)換部向控制閥、風(fēng)閥等輸出信號(hào)。另外，DDC控制器具備通信接口，可以與中央控制設(shè)備進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的通信。本次采用單風(fēng)道定風(fēng)量控制方式的刻蝕車間，系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計(jì)如圖1所示。

（二）車間內(nèi)溫度控制

測(cè)量車間內(nèi)溫度，通過(guò)DDC的PID控制模塊，控制冷水閥、熱水閥、車間外空氣風(fēng)閥，將車間內(nèi)溫度控制在設(shè)定值。圖2是制冷時(shí)的空氣狀態(tài)變化圖，圖3是制暖時(shí)的空氣狀態(tài)變化圖，用以詳細(xì)闡述車間內(nèi)的溫度控制。

（三）車間內(nèi)濕度控制

車間內(nèi)濕度控制在設(shè)計(jì)時(shí)包含加濕控制和除濕控制。測(cè)量車間內(nèi)濕度，通過(guò)DDC的PID控制模塊控制加濕閥和冷水閥。當(dāng)因進(jìn)行除濕控制而使車間內(nèi)溫度下降到設(shè)定值以下時(shí)，可通過(guò)溫度控制中的PID模塊控制熱水閥進(jìn)行加熱。加濕控制是通過(guò)對(duì)加濕閥進(jìn)行比例控制或雙位控制，來(lái)保證車間內(nèi)達(dá)到設(shè)定的濕度。用于空調(diào)機(jī)上的加濕器主要有滴下氣化式加濕器、直接蒸汽噴霧式加濕器、電極蒸汽噴霧式加濕器，其中直接蒸汽噴霧式加濕器和電極蒸汽噴霧式加濕器采用比例控制方式，滴下氣化式加濕器采用雙位控制方式。該項(xiàng)目采用的是滴下氣化式加濕器，加濕控制是根據(jù)車間內(nèi)濕度進(jìn)行雙位控制。除濕控制是根據(jù)車間內(nèi)濕度進(jìn)行冷水閥的比例控制，根據(jù)車間內(nèi)溫度進(jìn)行再加熱控制，主要采用把空氣通過(guò)冷卻盤管冷卻至露點(diǎn)溫度以下的方法，對(duì)空調(diào)機(jī)來(lái)說(shuō)，在其冷卻后，為了加熱還需另裝加熱盤管。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著產(chǎn)品質(zhì)量需求的提高，也對(duì)生產(chǎn)環(huán)境提出了更高的要求，但是隨著工業(yè)的發(fā)展，也會(huì)給生產(chǎn)環(huán)境的改善提供必要的條件。本文針對(duì)恒溫恒濕車間的設(shè)計(jì)情況進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，實(shí)際運(yùn)行后，溫度控制在平均22℃左右，上下浮動(dòng)不超過(guò)0.3℃，在空氣濕度的控制上，其平均在43℃左右，上下浮動(dòng)不超過(guò)3%，基本上可以滿足生產(chǎn)環(huán)境方面的要求。隨著工藝和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，恒溫恒濕車間的設(shè)計(jì)理念還會(huì)不斷完善，今后隨著信息化和智能化技術(shù)的融入，其設(shè)計(jì)水平還會(huì)不斷提高。

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