化工儀器網(wǎng)
詳細(xì)介紹
西門子CPU317-2DP處理器對于單臺的空調(diào)機組要求配置帶 CPU 的控制器,，井需通過以太網(wǎng)通信配置 HMI 就地監(jiān)控,，單臺空調(diào)機組控制l0點位：DI:20，DO:7,，AI:11,，AO:5，共計43,，綜合 IO 點位及設(shè)計要求擬采用西門子新一代 SMART 系列 PLC,。選用型號為ST40控制器(24DI/16DO)，配套擴展模塊3塊 EM AM06 (4AI/2AO)來組成控制系統(tǒng),，并且系統(tǒng) IO 余量滿足設(shè)計要求,。
3、系統(tǒng)設(shè)計思路：
每臺潔凈空調(diào)機組對應(yīng)的控制系統(tǒng)采用一套 Smart 系列 PLC 并配套擴展模塊構(gòu)成系統(tǒng),，對系統(tǒng)各個參數(shù)以及房間溫濕度,、壓差進(jìn)行采集，并通過 CPU 運算控制對應(yīng)設(shè)備,，以達(dá)到恒溫,、恒濕、恒壓的目的,。各個系統(tǒng)通過以太網(wǎng)通訊方式與上位機連接,，遠(yuǎn)程采集,、監(jiān)視、收集,、記錄,、保存有關(guān)系統(tǒng)的重要信息及數(shù)據(jù)，作到一體化管理,。
系統(tǒng)采用*的 SIEMENS S7-Smart 產(chǎn)品,，運用數(shù)字控制技術(shù)，建立全部受控設(shè)備的控制系統(tǒng),。注重系統(tǒng)的可靠性和維護,、管理的便捷性，每套空調(diào)系統(tǒng)采用一臺 PLC 控制,，每個空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)場采用7寸觸摸屏進(jìn)行就地監(jiān)視控制,，并通過 PC Access SMART 與上位機進(jìn)行通信。
對空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備采用現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行全面有效的監(jiān)控和管理,，可建立統(tǒng)一的管理系統(tǒng),，實觀設(shè)備的數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)分析和遠(yuǎn)程監(jiān)控,，確保設(shè)備處于高效,、節(jié)能、優(yōu)秀運行狀態(tài),，提供一個安全、舒適,、快捷的工作環(huán)境,，并達(dá)到有效管理，節(jié)約能源消耗,，減低營運成本,。
4、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
5,、系統(tǒng) IO 點表清單：西門子CPU317-2DP處理器
此為一臺空調(diào)機組對應(yīng) IO 清單,，其他兩臺基本*。
6,、控制功能描述：
潔凈醫(yī)藥廠房空調(diào)控制模式通常比一般暖通空調(diào)控制工藝更加繁瑣一些,，主要分為以下工藝模式：
1、正常模式：
正常運行模式下新風(fēng)閥根據(jù)房間壓力控制開度,，送風(fēng)機頻率根據(jù)送風(fēng)風(fēng)量控制,，消毒排風(fēng)機及其排風(fēng)閥關(guān)閉，回風(fēng)閥打開,，排風(fēng)機與送風(fēng)機連鎖運行,；
溫濕度控制：(在回風(fēng)管設(shè)置溫度傳感器檢測系統(tǒng)溫濕度),；
夏季模式：調(diào)節(jié)表冷盤管電動雙通閥的開度以控制室內(nèi)溫、濕度,，濕度優(yōu)先,；
冬季模式：調(diào)節(jié)蒸汽加熱電動雙通閥的開度以控制室內(nèi)溫度，控制電動蒸汽加濕閥的開度以控制室內(nèi)濕度：
2,、消毒模式
在車間日常生產(chǎn)結(jié)束,，整個車間進(jìn)行消毒時，凈化空調(diào)機組處于消毒模式,。
在畫面上操作(點擊)消毒模式按鈕,，系統(tǒng)進(jìn)入消毒模式。消毒模式分為如下幾步：
1),、消毒準(zhǔn)備階段
系統(tǒng)發(fā)出消毒模式信號關(guān)閉新風(fēng)閥和排風(fēng)閥,，關(guān)閉房間排風(fēng)機，回風(fēng)閥打開,、低頻(可調(diào))運行送風(fēng)機?，F(xiàn)場操作人員對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行檢查和處理，處理完后,，在 HMI 上進(jìn)行確認(rèn),，系統(tǒng)進(jìn)入下一步。
2),、消毒階段
在確認(rèn)現(xiàn)場處理完畢后,，遠(yuǎn)程控制臭氧發(fā)生器，并監(jiān)視臭氧發(fā)生器狀態(tài),，在開啟一段時間（可設(shè)置）后,，送風(fēng)機循環(huán)運行，并保持一定時間(可設(shè)定),，關(guān)閉臭氧發(fā)生器,，停止消毒。
3,、排風(fēng)模式
系統(tǒng)消毒完畢以后(臭氧發(fā)生器關(guān)閉以后可以選擇系統(tǒng)停止一段時間),，系統(tǒng)處于排風(fēng)模式，凈化空調(diào)機組開啟新風(fēng)電動風(fēng)閥,、送風(fēng)機,、排風(fēng)機及排風(fēng)閥、消毒排風(fēng)機及消毒排風(fēng)電動風(fēng)閥(送風(fēng)機頻率可手動設(shè)置),，系統(tǒng)開始計時(可調(diào))排風(fēng),，計時結(jié)束以后進(jìn)入正常或者值班模式。
4,、值班模式
車間在沒有生產(chǎn)工作時,，在某些時間段仍需要保持房間的潔凈度和壓力，維持房間的微正壓,，而在保持潔凈目的的同時有需要節(jié)約能源,，此時凈化空調(diào)機組處于值班模式。在值班模式下,，在維持車間內(nèi)微正壓的前提下,，可以手動調(diào)低送風(fēng)機送風(fēng)頻率，節(jié)約能耗,。
凈化空調(diào)機組根據(jù)功能分為：正常運行模式,、消毒模式、排風(fēng)模式,、值班模式,。在控制系統(tǒng)操作界面中開放出各個模式的選擇按鈕，操作人員可根據(jù)工藝需要手動選擇工作模式,，或者在系統(tǒng)參數(shù)中設(shè)置每個模式定時控制時問,，由 PLC 自動根據(jù)定時控制開啟系統(tǒng)的各個模式。
空調(diào)機組工藝流程：
1)溫濕度控制：(在回風(fēng)管設(shè)置溫濕度傳感器檢測系統(tǒng)溫濕度)
夏季：調(diào)節(jié)表冷盤管電動雙通閥的開度以控制室內(nèi)溫,、濕度,，濕度優(yōu)先。如果因為控制濕度而使室內(nèi)溫度過低時,，調(diào)節(jié)蒸汽加熱電動雙通閥的開度以控制室內(nèi)溫度,。
冬季：調(diào)節(jié)蒸汽加熱電動雙通閥的開度以控制空內(nèi)溫度：控制電動干蒸汽加溫器的開度以控制室內(nèi)濕度。
過度季節(jié)：從夏季到冬季,，調(diào)節(jié)表冷盤管電動雙通閥的開度以控制空內(nèi)溫,、濕度，濕度優(yōu)先,。如果因為控制濕度而使空內(nèi)溫度過低時，調(diào)節(jié)蒸汽加熱電動雙通閥的開度以控制室內(nèi)溫度,。從冬季到夏季,，調(diào)節(jié)蒸汽加熱電動雙通閥的開度以控制空內(nèi)溫度；控制電動干蒸汽加濕器的開度以控制室內(nèi)濕度,。
2)風(fēng)量控制：
在送風(fēng)管上設(shè)置送風(fēng)風(fēng)速檢測儀表,，從而控制送風(fēng)機變頻器頻率以恒定房間的風(fēng)量。
3)過濾器設(shè)壓差空氣壓差開關(guān),，檢測初效和中效過濾器的狀態(tài)：
新風(fēng)過濾網(wǎng)：100PA(機械可調(diào)),；
初效：100PA(機械可調(diào))；
中效: 200PA(機械可調(diào))；
房問高效濾網(wǎng)設(shè)置壓差傳感器,，檢査高效濾網(wǎng)狀態(tài),；
4)新風(fēng)閥控制：
通過采集檢測房間的壓力，控制新風(fēng)閥的開度,。
5)房間溫濕度檢測：
選取個別房間布置溫濕度傳感器,，采集并顯示房間溫濕度；
6) 系統(tǒng)消毒控制：
正常運行時,，新風(fēng)電動風(fēng)閥,、回風(fēng)閥、送風(fēng)機和排風(fēng)機均開啟,；關(guān)閉消毒排風(fēng)閥,。
消毒時，關(guān)閉新風(fēng),、消毒排風(fēng)電動風(fēng)閥,、和排風(fēng)機，然后打開回風(fēng)閥,，延時打開臭氧發(fā)生器,，送風(fēng)機循環(huán)并進(jìn)行消毒，延時關(guān)閉臭氧發(fā)生器,；
消毒完畢后,，關(guān)用所有風(fēng)機和閥門滅茵一段時間，再開啟新風(fēng)電動風(fēng)閥,、送風(fēng)機,、消毒中效過濾排風(fēng)機及消毒中效過濾排風(fēng)電動風(fēng)閥，排出殘余消毒氣體后,，系統(tǒng)恢復(fù)正常運行,。
7)開關(guān)機順序：
開機：新風(fēng)電動風(fēng)閥一送風(fēng)機一中效排風(fēng)機
關(guān)機：排風(fēng)機一送風(fēng)機一新風(fēng)電動鳳閥
7、程序及 HMI 畫面介紹
PLC 程序按照功能分為不同的子程序,，分別在主程序中調(diào)用：
A,、模擬量采集子程序；
B,、模擬量輸出子程序,；
C、設(shè)備控制子程序,；
D,、 PID 控制子程序；
E,、各種模式控制子程序
如下圖：
HMI 畫面例子：
8,、總結(jié)
西門子新一代 Smart 系列 PLC 融合了經(jīng)典的 S7-200 系列的所有強大功能，在小型控制系統(tǒng)的應(yīng)用比較廣泛，而且性價比較高,，而在醫(yī)藥行業(yè)暖通工藝較復(fù)雜的情況下,，采用 DDC控制器在編寫程序及畫面組態(tài)比較固定繁瑣，相反 PLC 在用于這些行業(yè)內(nèi)則比較靈活,，可根據(jù)用戶需求增加各種功能,。
總的來說，Smart 系列 PLC 系統(tǒng)作為 S7-200 的升級換代產(chǎn)品,，產(chǎn)品配置更加靈活,，大限度的控制成本。在不額外占用電控柜空間的前提下,，信號板擴展能更加貼合用戶的實際配置,，提升產(chǎn)品的利用率，同時降低用戶的擴展成本,。在原系列 PLC 的基礎(chǔ)上增強了通信功能,，CPU 模塊本體標(biāo)配以太網(wǎng)接口，集成了強大的以太網(wǎng)通信功能,。一根普通的網(wǎng)線即可將程序下載到 PLC 中,，方便快捷，省去了編程電纜,。通過以太網(wǎng)接口還可與其它 CPU 模塊,、觸摸屏、計算機進(jìn)行通信,，輕松組網(wǎng),。解決了以前頗為詬病的通信問題(RS485 PPI 通信較慢，加 EM277/CP243 則成本太高,，并且兼顧了實用性,、靈活性、應(yīng)用性為一體,。
9,、附件
模塊布局圖：
模塊接線圖：
實物圖：
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