基于PLC的溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要：空調(diào)系統(tǒng)的耗能量大，通常一棟建筑物總耗能量約有60%為空調(diào)系統(tǒng)所消耗。當(dāng)前建筑空調(diào)系統(tǒng)缺乏規(guī)范化管理，導(dǎo)致室內(nèi)溫度濕度缺乏合理的控制，從而導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。本著節(jié)能減排的原則，本文從PLC自動(dòng)控制技術(shù)作為切入點(diǎn)，探討了基于PLC的溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在有效保證合理溫濕度的基礎(chǔ)上，達(dá)到溫度濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的，從而有效降低能源消耗，高效利用能源，希望能為相關(guān)人士提供些許參考。

關(guān)鍵詞：PLC；溫濕度；自動(dòng)控制；系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.113

基于PLC溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是從傳統(tǒng)人工控制模式存在的弊端出發(fā)，以日本三菱公司生產(chǎn)的Fx2n系列的PLC自動(dòng)控制器為核心，同時(shí)加入溫度、濕度傳感器作為檢測(cè)裝置，共同構(gòu)建出一套室內(nèi)溫濕度自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，具體設(shè)計(jì)思路如下。

1 PLC技術(shù)的內(nèi)涵概述

PLC即可編程邏輯控制器，最初是應(yīng)用在機(jī)械加工等工業(yè)領(lǐng)域的智能技術(shù)，能夠通過(guò)預(yù)先的程序設(shè)定，來(lái)根據(jù)程序指令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的功能[1]。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，以及各行業(yè)對(duì)自動(dòng)控制的需求，現(xiàn)如今PLC技術(shù)已經(jīng)延伸至多個(gè)行業(yè)，并均取得了較為理想的開(kāi)展效果。出于對(duì)節(jié)能減排的考量，筆者就嘗試從PLC技術(shù)入手，構(gòu)建基于PLC的溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)，以滿足節(jié)能減排的新時(shí)期要求。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于PLC的溫濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)共包括PLC控制器、現(xiàn)場(chǎng)采集裝置、信號(hào)傳送裝置、溫濕度調(diào)節(jié)裝置等幾個(gè)模塊。首先在PLC模塊中編輯程序，它通過(guò)信號(hào)傳輸裝置和現(xiàn)場(chǎng)的采集裝置、溫度濕度調(diào)節(jié)裝置相連，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集裝置收集的溫濕度結(jié)果，發(fā)出溫度調(diào)節(jié)指令，并將指令傳送至溫度濕度調(diào)節(jié)裝置上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度的目的。

2.1 PLC控制器

PLC是自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心模塊，結(jié)合機(jī)型、容量、通信聯(lián)網(wǎng)、功能擴(kuò)展等，選擇最佳性價(jià)比的三菱Fx2n-48mr型PLC自動(dòng)控制器作為系統(tǒng)的核心控制模塊。

2.2 溫度傳感器

溫度傳感器是系統(tǒng)中負(fù)責(zé)采集實(shí)時(shí)溫度的裝置，本系統(tǒng)采用PTL00鉑電阻作為溫度采集裝置，具有精度高、穩(wěn)定的特點(diǎn)[2]。

2.3 信號(hào)變送器

本系統(tǒng)采用的PLC控制器可識(shí)別的信號(hào)范圍為DC：-10-10V以及-20-20mA，因此現(xiàn)場(chǎng)采集的溫度濕度信號(hào)在傳輸?shù)耐瑫r(shí)需要將其轉(zhuǎn)換為PLC可識(shí)別的形式，針對(duì)這一問(wèn)題本系統(tǒng)加入了SWBZ-PT100型號(hào)的熱電阻變送器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一效果，可將現(xiàn)場(chǎng)鉑電阻采集的溫度信號(hào)通過(guò)熱電阻變送器轉(zhuǎn)換為4-20mA范圍的信號(hào)[3]，和FX2N型PLC的識(shí)別范圍相符。

2.4 濕度傳感器

濕度傳感器采用HM1500型集成式濕度傳感裝置，此種裝置相應(yīng)速度快，恒壓供電，抗污染性能好。在5V恒壓供電的狀態(tài)下，該濕氣傳感器會(huì)將所采集的濕度（0-100%）RH轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的1-4VDC，正好處在FX2N型PLC的識(shí)別范圍內(nèi)[4]。

2.5 溫度與濕度控制裝置

PLC分別連接4臺(tái)空調(diào)機(jī)與2臺(tái)加濕機(jī)、2臺(tái)除濕機(jī)，PLC系統(tǒng)和空調(diào)機(jī)、加濕器、除濕機(jī)的開(kāi)關(guān)相連，由PLC發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)空調(diào)機(jī)和加濕器的自動(dòng)開(kāi)閉。

3 溫濕度自動(dòng)控制功能的實(shí)現(xiàn)

溫濕度的自控控制功能主要依托溫度、濕度的實(shí)時(shí)采集結(jié)果來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先可設(shè)置每5分鐘連通一次溫度濕度傳感器通路，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫濕度的采集。同時(shí)設(shè)置溫度、濕度的控制范圍，根據(jù)采集結(jié)果和預(yù)設(shè)控制范圍相比較，發(fā)出對(duì)應(yīng)的指令。

3.1 溫度自動(dòng)控制

例如預(yù)設(shè)溫度控制的范圍在23-26℃，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)采集的溫度超過(guò)范圍的上限，就需要閉合4臺(tái)空調(diào)機(jī)的開(kāi)關(guān)，全部投入制冷。5分鐘后再次檢測(cè)1次現(xiàn)場(chǎng)溫度，如果溫度達(dá)到了23-26℃的范圍，就閉合2臺(tái)空調(diào)機(jī)的開(kāi)關(guān)，以另外2臺(tái)空調(diào)機(jī)維持室溫，如果溫度低于下限，則關(guān)閉4臺(tái)空調(diào)機(jī)的制冷功能。

3.2 濕度自動(dòng)控制

與自動(dòng)控制溫度的原理相同，先設(shè)置濕度的控制范圍如45%-65%，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)采集的濕度超過(guò)范圍的上限65%，就需要閉合2臺(tái)加濕機(jī)的開(kāi)關(guān)，打開(kāi)除濕器。如果濕度低于下限45%，就需要閉合除濕機(jī)的開(kāi)關(guān)，而打開(kāi)加濕器。當(dāng)采集結(jié)果為45%-65%的范圍內(nèi)時(shí)，則同時(shí)斷開(kāi)加濕機(jī)和除濕機(jī)的開(kāi)關(guān)。

綜上，PLC的編程主要包括現(xiàn)場(chǎng)采集溫濕度的間隔時(shí)間、溫濕度的控制范圍、以及根據(jù)溫濕度的采集結(jié)果對(duì)空調(diào)、除濕機(jī)、加濕器的開(kāi)關(guān)開(kāi)閉指令。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的基于PLC技術(shù)的溫濕度一體化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能夠有效滿足人們對(duì)溫度、濕度的需求，同時(shí)還有效改善了傳統(tǒng)人工控制帶來(lái)的能源浪費(fèi)問(wèn)題，響應(yīng)了國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召。筆者資歷尚淺，如存在不足之處，還望同行業(yè)者不吝賜教。

參考文獻(xiàn)：

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[3]康紅明，賈春鳳，李偉，江曉林，陳海波.基于PLC的液位和溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2015（06）：45-47+51.

[4]胡世軍，張紅香，張代錄.PLC應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)的研究[J]. 鍛壓技術(shù)，2014，39（01）：118-120.

作者簡(jiǎn)介：何璐兵（1988-），女，河南許昌人，本科，助講，研究方向：電氣自動(dòng)化。